Shell粉煤氣化裝置激冷氣壓縮機高速軸振動問題的研究

田　森

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

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Shell粉煤氣化裝置激冷氣壓縮機高速軸振動問題的研究

田森

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

激冷氣壓縮機是Shell粉煤氣化裝置U-1300氣化單元的關鍵設備，一旦出現問題，將給Shell粉煤氣化裝置的安全生產帶來很大的威脅。

某企業的Shell粉煤氣化裝置所使用的激冷氣離心壓縮機型號為SV12-M，壓縮介質為合成氣。該激冷氣壓縮機自2011年7月投用后，在運行過程中出現因高速軸振值高而造成的停車問題。經檢查，葉輪有較明顯的磨損，造成較大的經濟損失，成為影響裝置長周期運行的制約點。

1　激冷氣壓縮機簡介

激冷氣壓縮機機組由壓縮機、液力耦合器及電機組成，三者之間通過膜片聯軸器聯接，為了便于安裝找正，整體布置于同一鋼制底座上，整個機組(除液力耦合器)采用潤滑油站供油。機組采用3層布置，主機置于第2層，油站以及液力耦合器配套的泵站、板式換熱器等置于底層，介質進、出口管線及高位油箱置于頂層。

壓縮機的定子由蝸殼(垂直剖分結構)、端板(流道部件，引導氣流從進口法蘭處流向葉輪進口)、支架(流道部件，引導氣流從葉輪出口流向蝸室)、輪蓋密封(安裝在支架上面，用以隔離壓縮機進、出口)等組成。壓縮機轉子包括主軸、葉輪(閉式，后彎型，與主軸過盈配合，使用液壓工具裝配在主軸上)、軸頭螺母(軸向固定葉輪，并起導流作用)、鎖緊螺母(固定主軸兩端干氣密封的軸向位置，以免干氣密封穿動而損壞失效)、大齒輪(單斜齒，通過齒輪嚙合給主軸傳遞動能)和壓縮機齒輪箱體(整體焊接，是壓縮機本體部分的支撐座，同時起到支撐定子和處理轉子的作用)，原動機采用增安型電機。為了確保機組安全運轉，壓縮機組設有各種控制及保安裝置。

2　高速軸振值高原因分析

該激冷氣壓縮機正式投運40多天后，因高速軸測振點VI1301/02振值高而造成停車。拆檢發現：壓縮機蝸殼及管線內存在大量灰垢；葉輪輪蓋前端面磨出深約5 mm、寬約12 mm帶槽；葉輪前輪蓋外緣磨損，其中有4～5處磨損較為嚴重。

通過檢查葉輪磨損部位及對工況的了解，該激冷氣壓縮機高速軸振動原因分析如下：葉輪磨損部位均為葉輪與支撐、端板配合間隙最小處，激冷氣壓縮機所輸送的介質中含灰量較大并有一定黏度，介質通過該部位時阻力增大，所攜帶灰粒在支撐與端板上積聚，造成間隙逐漸變小，進而引起動靜部件相互摩擦，最后導致激冷氣壓縮機高速軸振值增大、葉輪磨損。

3　技改措施

激冷氣壓縮機蝸殼內部及葉輪流道結垢是引起壓縮機振動的主要原因，為此，提出了以下改造思路：①改進壓縮機端板，防止高速運行時飛灰在端板與葉輪進口密封間隙處積聚，避免因該處間隙變小而造成動靜部件發生摩擦；②葉輪外緣處增加吹掃氣，防止飛灰在葉輪外緣與壓縮機支撐縫隙間積聚，對于少量的積灰能夠及時進行吹除；③激冷氣壓縮機蝸殼外部增加中壓蒸汽伴熱、加厚保溫層，在開、停車階段，改善壓縮機在系統低溫狀態下的運行狀況；④優化工藝操作，防止大量飛灰進入激冷氣壓縮機進口。

利用Shell粉煤氣化裝置大修機會，對激冷氣壓縮機進行了改造：①激冷氣壓縮機端板吸入管與葉輪配合平面處，使用電動工具加工坡口，制成尖角，在不影響密封效果的情況下，減少飛灰積聚面積。②使用溫度為225 ℃、壓力為5.2 MPa的氮氣作為吹掃氣源，通過在激冷氣壓縮機蝸殼上開孔引入主管道；在蝸殼內部連接支撐上方安裝環形吹掃氣裝置，環形管上分布8根支管，與在支撐上鉆的小孔連通，各小孔均勻分布正對葉輪外緣，目的是讓吹入的氮氣加快葉輪外緣部位氣體流速，以防止飛灰、銹片等物質掛在該處蝸殼及葉輪上；增設流量計，采用手閥控制吹掃氣的流量。③根據蝸殼外形，在激冷氣壓縮機蝸殼表面制作環形伴熱管，同時將入口管線安裝的伴熱管改為環形管，盡可能增加伴熱管的加熱面積；將伴熱蒸汽氣源改為中壓蒸汽，以進一步提高伴熱溫度。

4　改造效果

實際操作證明，對激冷氣壓縮機的技術改造是成功的，運行狀況一直良好，葉輪掛垢及高速軸振值升高的問題得到控制。在近期停車拆檢激冷氣壓縮機時，發現葉輪表面及流道內沒有掛垢痕跡，且很干凈。

2016-05-23)