空壓機運行故障的原因分析與處理措施

摘 要:由于冶金工廠內環境空氣惡劣，加之空氣過濾系統精度不夠或失效，易造成粉塵不均勻粘附在空壓機的葉輪上，導致轉子動不平衡增大。在軸承間隙不當時，可誘導振動增大。改造空氣過濾系統，提高過濾精度可有效延長空壓機檢修周期。

關鍵詞:空壓機運行故障動不平衡脈沖空氣過濾器

中圖分類號:TF3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0061-02

1 引言

國內某鋼廠制氧站內空分系統H700型離心式空壓機部分參數如下:進氣壓力0.097MPa(a)，排氣壓力0.68MPa(a)。兩根轉子上分別安裝一、二級葉輪和三、四級葉輪。電機轉速1500rpm(25.0Hz);一、二級轉子轉速10258rpm(171.0Hz)。三、四級轉子轉速12720rpm(212.0Hz)。空氣過濾系統為袋式過濾器。

一、二、三、四級軸承處分別在相互垂直的X，Y兩個方向上安裝有振動探頭，以得出在線振動位移值。振動異常時，在各軸承處測水平和垂直兩個方向的振動速度值，與在線位移振動值共同進行分析。各級軸承振動位移報警值60μm，位移危險報警值80μm。

2 故障情況、分析及處理

該空壓機2006年7月底因動平衡破壞停車檢修后，滿負荷運行。不久，3X方向振動報警，隨后3X、3Y方向均振動報警。3X方向越過危險報警值到達90μm。

從表1中3X和3Y方向振動值接近且較大說明三級動平衡不好，時域波型呈近似正弦波形亦可以證明這一點。不平衡在開車不久就存在，且不斷增大，經分析，可能的原因是:

(1)上次檢修復校轉子動平衡未達到精度范圍;

(2)空氣過濾效果不好，粉塵附著在葉輪上造成不平衡。

三、四級離線速度頻譜中，二倍工頻值較大。9月20日所測三級水平和垂直速度二倍工頻值分別達2.928mm/s和2.913mm/s，而四級分別為1.226mm/s和4.843mm/s。這說明三、四級轉子對中狀況不好，可能是軸承間隙過大或三、四級軸承間隙相差過大。

軸振動對軸承潤滑油溫反應敏感，這說明軸承間隙過大或軸承磨損。

一、二級振動在廠家允許范圍內。

停車檢查發現:三、四級止推軸承嚴重燒損，瓦面外緣有光亮摩擦痕跡，三級軸承頂間隙為0.0226mm，四級軸承頂間隙為0.0219mm，超過設計范圍0.018～0.020mm。一、二級止推瓦輕度磨損，三、四級葉輪進口內緣周向散布直徑為1～2.5mm塵粒，葉輪流道內附著粉塵。

至此斷定此次振動原因是;空氣過濾系統失效，導致大量粉塵在轉子上不平衡聚集，轉子有較大的動不平衡。由于三、四級軸承間隙過大，在動不平衡的誘導下，產生較大的振動。

復校轉子動平衡，更換三，四級軸瓦，更換新的濾袋后，重新開車，速度頻譜中三、四級轉子工頻和二倍工頻均大幅下降，各級軸振動在線顯示均在30μm以下，從表2的數據比較中可以看出檢修比較成功。

我們注意到，基本上每次拆檢都發現轉子葉輪流道內有粉塵沉積，雖多次更換不同廠家生產的濾袋，仍沒有取得好的過濾效果。這應是引起空壓機故障的根本原因和急待解決的問題。如果改造空氣過濾系統，提高過濾精度，應該可以延長空壓機檢修周期。于是決定對過濾器進行改造，于2007年7月的大修中將袋式過濾器改用為脈沖空氣過濾器。

3 脈沖空氣過濾器的工藝原理及運行參數

脈沖空氣過濾器由凈氣室、濾筒、文氏管、支架及脈沖沖灰系統組成，如圖1所示。

脈沖空氣過濾器的過濾過程:空氣經過濾筒，由于重力、慣性擴散、接觸阻留、靜電等綜合作用，灰塵沉降堆積在濾筒外表面上，凈化后的空氣經過文氏管再到凈氣集氣口送出。

脈沖空氣過濾器的自動清灰過程:由計算機時序控制，當某濾筒外表面灰塵層增厚，濾筒內外壓差增大，達到設定阻力時，電磁閥將被接通，電磁閥泄壓脈沖閥噴吹，利用脈沖噴吹在瞬間的一次壓縮空氣和誘導數倍的二次空氣高速射入濾筒，使濾筒急劇膨脹，依靠沖擊和反向氣流將吸附在濾筒外表面灰塵抖落。而此時其它濾筒正常工作。自動清灰工作方式可設置為壓差自動清灰、定時自動清灰或手動清灰。

脈沖空氣過濾器的工作溫度為-40℃至+50℃，相對濕度一般小于85%，短期小于或等于100%。該過濾器反吹氣源為0.5MPa至0.65MPa潔凈壓縮空氣或氮氣，氣體消耗量少，僅為0.1～0.3m3/min(吸入狀態)。運行初阻力小于300Pa，運行阻力為200Pa至600Pa，報警阻力1100Pa(可設定)，終阻力1200Pa(可設定)。對1μm粒子過濾效率達99.5%，對2μm粒子過濾效率達99.9%，對3μm以上粒子過濾效率達100%。供電電源AC220V。脈沖空氣過濾器具有阻力小，過濾面積大，濾塵效率高，耗電少等特點。

4 應用效果

從表3空壓機檢修統計可以看出，使用袋式過濾器時，從2005年11月到2007年7月不到兩年的時間內，空壓機共進行了5次檢修，而每次檢修內容大致相同，即更換濾袋，以及處理由過濾效果不佳引起的轉子動不平衡，僅有2006年9月更換3、4級軸瓦。而2007年7月更換為脈沖空氣過濾器后，在近三年的運轉時間內，僅進行了兩次檢修，檢修頻率大大下降。可見提高過濾效果，降低了機組振動，也減少了檢修費用。

回顧整個過程，這一臺機組發生的故障和早年廠區內已經投產的另外一臺H700型機組類似，這次故障的處理也采取了相似的方法，同時再次表明對空壓機的進氣過濾器改造是延長空壓機檢修周期的積極、有效手段之一。

參考文獻

[1] 姚貴喜，白蔚君.風機的運行與裝置[M]，華中理工大學出版社，1991.

[2]鄭銘.環保設備[M]，化學工業出版社，2001.

[3]黃西謀.除塵裝置與運行管理[M]，冶金工業出版社，1989.