D H 90型空壓機振動高的原因分析及處理

王 帥，蘆 川，王延召，趙健信

（安陽鋼鐵股份有限公司制氧廠，河南安陽 455004）

1 引言

安陽鋼鐵股份有限公司制氧廠2#14000空壓機由沈陽鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)，型號：D H-90,排氣量73000m3/h，為單進氣、雙軸、齒輪式、四級等溫離心式壓縮機。由型號為T 7200-4/1430的電動機為其供能，通過齒式聯(lián)軸器驅(qū)動增速器大齒輪，大齒輪驅(qū)動兩側(cè)平行配置的呈H型布置的兩個從動小齒輪軸，轉(zhuǎn)速（低速軸/高速軸）為：7142/9090r/m i n，一、二級葉輪和三、四級葉輪分別由兩個小齒輪帶動，每級葉輪在水平和垂直方向上各有一個測振點，四個葉輪分別對氣體做功，氣體經(jīng)擴壓流動后壓力和溫度均得到升高；同時氣體在三個中間冷卻器中進行冷卻，以期最大限度達到等溫壓縮。機組結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 空壓機結(jié)構(gòu)圖

2 故障現(xiàn)象

此臺空壓機自2001年投產(chǎn)以來運行基本正常，從2011年7月25日開始，三四級振動值不斷升高，尤其是三四級水平方向的振動逐漸超過設(shè)計停車值。但因當(dāng)時公司生產(chǎn)需要，不能臨時停車檢修，經(jīng)廠專題會議討論，決定暫時把振動聯(lián)鎖停車值調(diào)高到90μm，維持生產(chǎn)正常，如果期間四個振動值都超出了設(shè)計停車值，就必須停車檢修。這種狀態(tài)一直持續(xù)到9月12日停車檢修。期間振動值變化情況如表1所示。

表1 振動值變化表 μm

3 原因查找

根據(jù)我廠實際情況和對本臺設(shè)備的長期監(jiān)測，對下列可能引起本臺設(shè)備振動高的原因進行了分析和排查。

3.1 壓縮機與電機軸對中

壓縮機與電機軸對中不好是導(dǎo)致機組振動增大的直接原因，為了確保聯(lián)軸器對中良好，用激光對中儀檢查了電機與壓縮機的對中情況，結(jié)果在常溫20℃左右的情況下，發(fā)現(xiàn)壓縮機與空壓機對中情況沒有問題，所以對中問題不是造成本臺設(shè)備振動大的主要原因。本次對中數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 對中數(shù)據(jù)對比表 m m

3.2 中間冷卻器析出的冷凝水

D H 90型空壓機為等溫型空氣壓縮機，要求各級的進口溫度接近常溫，這樣能提高壓縮機的空氣流量。為了把高溫氣體冷卻到常溫，在一、二、三級的排氣口各安裝一臺水冷卻器。高溫氣體在冷卻過程中，會產(chǎn)生冷凝水，可以通過疏水閥排除，但中間冷卻器的排水方式不當(dāng)或排水不及時，將會造成冷凝水積聚，積水在冷卻器內(nèi)增多后容易被氣流夾帶而對葉輪產(chǎn)生沖刷，也會加大機器振動。

檢修中把機組級間換熱器的排凝口加大，排凝管線改為不銹鋼管線，確保級間換熱器不會因排凝管線堵塞造成液擊。通過采取上述改造措施后，葉輪的沖刷現(xiàn)象從根本上得到了解決。

處理后，果然起到了一定的效果。三四級振動有所下降，調(diào)整后的振動數(shù)據(jù)如表3。

表3 冷卻器處理前后振動值對比表 μm

經(jīng)過調(diào)整，振動值平均下調(diào)10μm。但調(diào)整后的數(shù)值仍然達不到要求，所以中間冷卻器析出的冷凝水不是主要原因。

3.3 轉(zhuǎn)子的動平衡故障

由于我廠周圍環(huán)境較差，空氣中的灰塵較多，設(shè)備經(jīng)過長時間運行后，葉輪上會有一層較厚的積灰，影響轉(zhuǎn)子動平衡。于是在設(shè)備拆卸后，對三四級轉(zhuǎn)子做了動平衡試驗，最終不平衡量為280m g，小于標(biāo)準(zhǔn)值430m g。從而排除了轉(zhuǎn)子動平衡故障引起本臺設(shè)備振動的因素。

3.4 齒輪副嚙合精度差

齒輪傳動要保證齒面有一定的接觸面積和正確的接觸位置，如果齒側(cè)間隙過大或過小都將增加附加載荷，增加齒輪傳動的磨損，從而導(dǎo)致振動增大。而輪齒接觸面積不正確，也會造成局部應(yīng)力集中，加速輪齒磨損，導(dǎo)致振動增大。本次設(shè)備停車后，首先用打表法對齒側(cè)間隙進行了檢查，齒側(cè)間隙0.65 m m，在正常范圍（0.51m m～0.84m m）之間，然后用涂色法檢查了齒輪嚙合跡線，嚙合跡線沿齒寬方向均勻分布且接觸面積大于標(biāo)準(zhǔn)（80%）。說明齒輪嚙合精度差也不是引起本臺設(shè)備振動大的主要因素。

3.5 軸瓦與軸頸的配合

軸瓦與轉(zhuǎn)子的配合情況是影響機組穩(wěn)定運行的重要原因，軸瓦與軸頸不能均勻接觸以及軸瓦間隙過大和緊力過小都會導(dǎo)致軸承振動升高。我廠D H-90型空壓機軸承為剖分式可傾瓦軸承，其中上瓦2個瓦塊，下瓦3個瓦塊，共5個瓦塊。軸瓦示意圖如圖2。在檢查三四級軸瓦與軸徑的配合情況情況時發(fā)現(xiàn)三級軸承下瓦側(cè)面標(biāo)號為5的瓦塊的厚度要比四級軸承相對應(yīng)的瓦塊厚度大出0.08m m，高于標(biāo)準(zhǔn)要求0.02m m，這樣轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子兩端水平方向的受力不均勻，直接導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子的振動增大，所以軸瓦與軸頸的配合應(yīng)該是引起本臺設(shè)備振動的主要因素。

圖2 空壓機軸瓦分布示意圖

3.6 潤滑油油質(zhì)變差

油質(zhì)不好很容易導(dǎo)致軸瓦積碳，從而導(dǎo)致軸瓦所形成的油膜不理想，使振動逐漸增加。由于該潤滑油運行一年多未更換，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)潤滑油油質(zhì)變差，各種理化指標(biāo)已經(jīng)有所改變，設(shè)備檢修時也發(fā)現(xiàn)軸瓦上有黑色積碳，所以潤滑油質(zhì)差也應(yīng)該是導(dǎo)致本套設(shè)備振動大的要因。

4 處理經(jīng)過

經(jīng)過分析，確定了轉(zhuǎn)子與軸瓦配合不當(dāng)和潤滑油油脂變差為引起空壓機三四級振動高的主要原因。2011年9月對以上兩個原因進行了處理。

（1）將三級軸承厚度大的瓦塊拆下，從備件瓦塊中選擇一個厚度與四級對應(yīng)瓦塊接近的瓦塊，由于備件瓦塊仍然比四級對應(yīng)瓦塊厚0.03m m，仍然高于標(biāo)準(zhǔn)要求0.02m m，于是將備件瓦塊放在細砂紙上，對其瓦背打磨，使其與四級對應(yīng)瓦塊厚度差降至0.02m m后回裝，回裝后對軸瓦間隙和緊力重新進行了檢測，以保證兩副軸瓦與主軸配合良好。

（2）為了保證設(shè)備潤滑系統(tǒng)的清潔，在軸承和油管進油箱前法蘭處用120目～200目的不銹鋼網(wǎng)對潤滑系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)進行了過濾，然后將潤滑油全部更換為新油。

5 處理結(jié)果

經(jīng)過處理，9月22日順利開車，開車后振動值一直比較正常。檢修前后振動數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 檢修前后空壓機三四級振動對比表 μm

6 結(jié)束語

對本臺設(shè)備振動原因進行分析和對癥處理后，從表4可以看出，此空壓機三四級振動明顯下降，且振動值遠低于設(shè)計停車值，為機組安全運行提供了有力保障。本次檢修也為此型號空壓機的同類故障提供了一定的借鑒。

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