PTA裝置空壓機(jī)組振動(dòng)原因分析及解決措施

馬業(yè)華

[摘? ? 要]PTA裝置在石油化工工業(yè)中具有重要影響，對(duì)PTA裝置空壓機(jī)組振動(dòng)的原因進(jìn)行探究，也是進(jìn)行石油化工工業(yè)的重要工作流程。進(jìn)行這一工作需要利用波形頻譜圖和二維全息譜圖等各種數(shù)據(jù)分析進(jìn)行詳細(xì)探究，才能得到明確的PTA裝置空壓機(jī)組振動(dòng)原因，并且根據(jù)振動(dòng)的情況進(jìn)行解決措施的制定。從而讓其更好地為石油化工工業(yè)服務(wù)。

[關(guān)鍵詞]PTA裝置;空壓機(jī)組;振動(dòng);解決措施

[中圖分類號(hào)]TQ051.21 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–0–02

Cause Analysis and Solution of Air Compressor Vibration in PTA Plant

Ma Ye-hua

[Abstract]PTA plant has an important influence in the petrochemical industry. It is an important work flow to explore the causes of vibration of air compressor unit in PTA plant. To do this work， we need to use the waveform spectrum and two-dimensional hologram spectrum and other data analysis to make a detailed inquiry， in order to get a clear reason for the vibration of PTA air compressor unit， and formulate solutions according to the vibration situation. So as to better serve the petrochemical industry.

[Keywords]PTA device; air compressor unit; vibration; solutions

PTA裝置壓縮機(jī)組是石油化工生產(chǎn)中的重要設(shè)備，機(jī)組是由空氣壓縮機(jī)、蒸汽透平、尾氣膨脹機(jī)、電動(dòng)機(jī)和其他重要部件組成。其工作方式是通過多級(jí)壓縮，為氧化反應(yīng)器提供必要的動(dòng)力，回收高溫尾氣和自產(chǎn)蒸汽的能量滿足其運(yùn)行的基本需求。在PTA裝置的運(yùn)行過程中，空壓機(jī)組采取5 S特護(hù)管理，隨著開停車和連續(xù)運(yùn)行，空壓機(jī)、膨脹機(jī)甚至透平的軸都會(huì)發(fā)生振動(dòng)變大的情況，這就需要連續(xù)跟蹤診斷，對(duì)振動(dòng)的原因進(jìn)行全面分析。在診斷分析過程中，需要通過在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)空壓機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)其運(yùn)動(dòng)的每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。這樣才可能根據(jù)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)查找事故發(fā)生原因并制定周密的解決辦法，保證空壓機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 PTA裝置空壓機(jī)組的基本信息

某PTA裝置空壓機(jī)組為德國曼透平公司提供，分為四個(gè)核心組件：多級(jí)齒輪空氣壓縮機(jī)、凝汽式蒸汽透平、尾氣膨脹機(jī)、電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。通過空氣壓縮機(jī)吸收機(jī)組功率使空氣壓縮，向氧化反應(yīng)內(nèi)部提供壓縮空氣;通過尾氣兩級(jí)膨脹沖動(dòng)葉輪回收尾氣內(nèi)熱能和壓力能，為機(jī)組提供動(dòng)能;通過回收自產(chǎn)的0.35 MPa、0.2 MPa、0.02 MPa三股蒸汽能量沖動(dòng)透平葉輪，為機(jī)組提供動(dòng)能;多余的能量通過發(fā)電機(jī)向裝置輸出電能，以降低PTA裝置的總電耗。在使用過程中，空壓機(jī)組出現(xiàn)過膨脹機(jī)高壓側(cè)振動(dòng)變大、空壓機(jī)一級(jí)軸振動(dòng)高，以及多處氣封泄漏等故障，通過振動(dòng)、溫度、頻譜等多方面分析找到故障原因，制定控制措施和檢修方案。透平與空壓機(jī)齒輪箱主軸連接，主電機(jī)連接空壓機(jī)和膨脹機(jī)，通過同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流與蒸汽多功能控制器來維持機(jī)組轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，整個(gè)機(jī)組布局緊湊，效率較高。機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為機(jī)組振動(dòng)提供有效的檢測(cè)點(diǎn)位，同時(shí)，工廠配備了機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而讓工作人員及時(shí)掌握空壓機(jī)組振動(dòng)的原因和振動(dòng)的部位。

2 PTA裝置空壓機(jī)組的檢修說明

對(duì)于PTA裝置空壓機(jī)組進(jìn)行檢修是必不可少的環(huán)節(jié)，根據(jù)診斷分析結(jié)論制定檢修方案，針對(duì)拆裝情況進(jìn)行檢修深度決策，從而為裝置的大修進(jìn)度提供決策信息。除了檢查空壓機(jī)、膨脹機(jī)已發(fā)現(xiàn)的異常振動(dòng)外，對(duì)壓縮機(jī)組的其他零部件也要求滿足主要的使用性能，例如蒸汽透平系統(tǒng)作為機(jī)組的主要?jiǎng)恿碓?，讓其能夠持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行是檢修需要考慮的重要因素。

3 PTA裝置空壓機(jī)組的振動(dòng)原因

進(jìn)行檢測(cè)分析，需要了解到產(chǎn)生振動(dòng)的基本原因。①轉(zhuǎn)子不平衡運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)情況;②由軸系的不對(duì)稱產(chǎn)生的振動(dòng)原因;③由滑動(dòng)軸承與主要構(gòu)件偏心引起的振動(dòng);④各種零部件的散動(dòng)引起的振動(dòng);⑤各個(gè)零構(gòu)件之間的摩擦接觸產(chǎn)生的原因;⑥由于滾動(dòng)軸承的破損而產(chǎn)生的原因。

4 PTA裝置空壓機(jī)組振動(dòng)的解決措施

4.1 編制檢修計(jì)劃

在進(jìn)行任何工作之前，都應(yīng)該對(duì)工作實(shí)際執(zhí)行方式中每個(gè)細(xì)節(jié)的重要處理技巧進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)，這樣既保證工作順利完成，又能提升個(gè)人對(duì)工作整體的掌控程度。例如，負(fù)責(zé)檢修的工作人員需要在聯(lián)軸器的邊緣處分別標(biāo)記全部的螺栓孔編號(hào)，對(duì)操作空間狹窄處應(yīng)先做好衛(wèi)生，拆除管線以預(yù)留后序所需的操作空間，通過齒輪箱窗口檢測(cè)內(nèi)部探頭、軸瓦、密封等情況，膨脹機(jī)保溫的拆裝需要做好標(biāo)記，特殊工具提前做好準(zhǔn)備。檢修工作人員需要根據(jù)檢修圖紙?jiān)邶X輪相連的半聯(lián)軸邊緣、中間軸與圓軸相連部位以及汽輪轉(zhuǎn)子相連的半軸器進(jìn)行孔洞預(yù)留。這些注意事項(xiàng)比較關(guān)鍵，這些部分進(jìn)行妥善處理能夠大大提升工作效率和減小工作困難程度。

4.2 找尋物理鍵相

PTA裝置空壓機(jī)組需要通過各個(gè)按鍵進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，手動(dòng)電盤車是進(jìn)行查找鍵相的主要裝置。通過手動(dòng)電盤車可以檢測(cè)出不同區(qū)域間的電壓值，并且通過電壓值的變化，確定出物理鍵相的精準(zhǔn)位置。由此可以檢測(cè)出空壓機(jī)組的重要操作部位?？梢酝ㄟ^對(duì)部位進(jìn)行標(biāo)記，讓接下來的工序順利銜接。

4.3 機(jī)組動(dòng)平衡分析

對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)整理，可以考慮使用軸系平衡問題進(jìn)行PTA裝置空壓機(jī)組振動(dòng)原因的分析。一般情況下，試重等于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量乘以初始的振動(dòng)幅度，這兩項(xiàng)的乘積再除以十五倍的試重安裝半徑，之后乘上三千為分母的某一數(shù)值。通過這樣的計(jì)算方式，可以判斷出試加重量的結(jié)果和相對(duì)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。當(dāng)了解了試加重量角度和試加重量大小，就可以根據(jù)平衡問題判斷出振動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)及其可能的發(fā)生原因。

4.4 機(jī)組檢修

以空壓機(jī)組的膨脹機(jī)檢修為例，膨脹機(jī)由增速箱低速軸經(jīng)齒輪嚙合后將功率傳遞給兩根高速齒輪軸，兩根高速齒輪軸分別安裝在低速齒輪軸的兩側(cè)，而這兩根高速齒輪軸各有一個(gè)膨脹段，共有兩個(gè)膨脹段。其壓縮機(jī)型號(hào)為ER125-2（E：工藝氣體膨脹機(jī)，R：徑向流葉輪，125：最大徑向流葉輪直徑，2：階段數(shù)），結(jié)構(gòu)如圖1所示。

機(jī)組檢修的拆卸、安裝過程：①蝸殼背板處架百分表測(cè)量在管道拆除后蝸殼的位移量;②鎖死拆除管道后受力有影響的彈簧支撐;③消除油、氣系統(tǒng)的管線、法蘭、閥門的泄漏缺陷;④檢查各處貓爪螺栓、頂絲螺桿與相對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)面的冷態(tài)膨脹間隙值;⑤擰松膨脹機(jī)出口變徑短節(jié)兩端的聯(lián)接螺栓，待固定好膨脹節(jié)后，取下全部螺栓。利用行車把變徑短節(jié)吊至空曠地帶;⑥測(cè)量冷態(tài)下膨脹機(jī)葉輪與蝸殼之間的間隙值;⑦測(cè)量膨脹節(jié)尺寸后，取下蝸殼入口與膨脹節(jié)的聯(lián)接螺栓;⑧取下膨脹機(jī)蝸殼與膨脹機(jī)背板的聯(lián)接螺栓;⑨配合行車緩慢、平穩(wěn)吊離蝸殼至空曠地帶，并平穩(wěn)放置好;⑩測(cè)量葉輪與背板的軸向間隙;松開螺栓并取下壓縮機(jī)葉輪螺母的螺母護(hù)罩;采用專用液壓工具，取下葉輪鎖母;緩慢取下膨脹機(jī)第一級(jí)葉輪;斷開氣缸與進(jìn)口預(yù)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉機(jī)構(gòu)的聯(lián)接;松掉背板的兩處頂絲螺桿與貓爪螺栓后，取下背板的鎖緊螺母，配合行車作業(yè)，吊離背板至空曠地帶;推動(dòng)齒輪軸，打表測(cè)量出止推間隙;更換新備件（碳環(huán)密封、導(dǎo)葉、定位銷等），葉輪檢查及導(dǎo)葉葉片修復(fù)，限位銷修復(fù)、軸承翻瓦清理等工作;清洗、打掃各個(gè)零部件，并檢查相鄰近管線、管道;回裝程序?yàn)椴鹦冻绦虻姆聪虿僮?回裝時(shí)，液壓工具裝上葉輪，測(cè)量得出葉輪與背板的軸向間隙。

4.5 機(jī)組整體試車分析

對(duì)機(jī)組整體試車分析，可以通過多次試驗(yàn)得到結(jié)果，通過了解轉(zhuǎn)速與振動(dòng)的關(guān)系，可以為后續(xù)轉(zhuǎn)子的平衡提供參考，現(xiàn)場(chǎng)條件不具備動(dòng)平衡測(cè)試時(shí)，需要到專門的檢修廠房進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。精準(zhǔn)化的分析呈現(xiàn)于圖表的方式，工作人員應(yīng)該以圖表將振動(dòng)幅度、振動(dòng)的數(shù)據(jù)、振動(dòng)角度等進(jìn)行詳細(xì)記錄，由此作出適當(dāng)?shù)姆治?。這種動(dòng)平衡是通過多次配重和角度定位，根據(jù)轉(zhuǎn)速與振動(dòng)幅值的關(guān)系，摸索出工作狀態(tài)下的動(dòng)平衡結(jié)果。檢修完成后，逐級(jí)測(cè)試整機(jī)性能：①啟動(dòng)頂軸油，手動(dòng)盤車，確定各軸振動(dòng)和位移是否正常，確認(rèn)無卡澀。②啟動(dòng)自動(dòng)盤車，在31轉(zhuǎn)速的盤車速度下運(yùn)行4h，如果升速和穩(wěn)定運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)診斷，決定是否停下重新檢查調(diào)整。③沖動(dòng)透平到650r/min，轉(zhuǎn)暖機(jī)狀態(tài)下，分析升速對(duì)比振動(dòng)、位移、溫度變化，對(duì)比之前正常運(yùn)行中各參數(shù)狀態(tài)，確認(rèn)正常后，這樣的初始速度能夠滿足基本的啟動(dòng)需求。④開始升至全速：3021 r/min，升速過程中，空壓機(jī)組會(huì)快速通過共振轉(zhuǎn)速區(qū)間，膨脹節(jié)、空壓機(jī)的高速軸上會(huì)多次產(chǎn)生較大的振動(dòng)，如果各電幅值和頻率與平時(shí)一致，則可順利升速，否則，有可能發(fā)生振動(dòng)高連鎖，使機(jī)組啟動(dòng)失敗。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)PTA裝置空壓機(jī)組及其軸承振動(dòng)的綜合研究，可以知道在空壓機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)動(dòng)平衡裝置能夠有效地解決振動(dòng)現(xiàn)象。進(jìn)行分析之前必須了解PTA裝置空壓機(jī)組的基本運(yùn)行原理，檢修的過程中必須安排技術(shù)過硬的工作人員進(jìn)行操作。這樣才可能保證機(jī)械操作的完整性和工人施工的專業(yè)程度，最大程度地保證PTA裝置空壓機(jī)組的工作性能。

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