確保合成氣壓縮機檢修質(zhì)量及故障分析

褚學(xué)文，馬婷

（沈陽鼓風(fēng)機股份有限公司，遼寧 沈陽 110869）

近年來，3BCL、2BCL、BCL等機型在用戶現(xiàn)場不斷出現(xiàn)安全運轉(zhuǎn)參數(shù)不穩(wěn)定的安全質(zhì)量問題，經(jīng)過對十幾臺機組的不同故障問題的收集匯總，分析診斷處理，得到了一些行之有效的處理方法（包括對振動、溫度、油壓力等參數(shù)的調(diào)整）。同時該機組還存在其他產(chǎn)生機組安全質(zhì)量問題（既包括有機組設(shè)計、制造、工藝流程圖等相關(guān)問題）。

該合成氣壓縮機型主要是將兩種以上相近組分氣體混合而成一體的機型，其工藝氣體介質(zhì)密度相近，在機組體外或機組體內(nèi)進行合成（在相近壓力、溫度下）的。根據(jù)這幾年所接觸的該機型在運轉(zhuǎn)過程中所發(fā)生的機組故障問題，為讓同行了解機組的特性、特征。通過對機組的所處理的經(jīng)驗來看對機組進行分析，特對機組的機理所發(fā)生的問題進行探討和闡述，還有注意事項等。該機組類型具有的特點：機組氣體壓比大，溫度偏高，軸承支點跨度長（軸頸細），致使軸剛性不足。機組布置如圖1所示。

圖1

1 影響機組安全運轉(zhuǎn)的因素

（1）隔板束各段間進出氣風(fēng)口附近圓周防壓墊及密封膠條裝配不當（磕碰損壞），膠圈老化，將影響機組進出氣壓比、壓力和流量、氣體溫度的變化，使機組軸向力發(fā)生變化而增大。

（2）隔板束中分面膠條沒裝上或膠條老化失效。氣體介質(zhì)將影響葉輪級間、段間的壓力、流量、溫度，增加葉輪的軸向力，易產(chǎn)生氣體激振，影響機組安全運轉(zhuǎn)。

（3）隔板束內(nèi)各相鄰葉輪之間的密封間隙值超差（它包括級間、段間密封）。氣體介質(zhì)將影響機組葉輪級間、段間的壓力、流量、溫度。增加葉輪的軸向力，易產(chǎn)生氣體激振，影響機組安全運轉(zhuǎn)。

（4）針對該類機型主推力軸承溫度有的過高原因分析，從幾個方面考慮：①對推力軸承重新核算及設(shè)計；②對推力軸承進行了結(jié)構(gòu)改進由原來的強制供油改為噴嘴式的；③增大推力軸承直徑，提高轉(zhuǎn)子推力盤的軸向壓強面積，減小轉(zhuǎn)子的軸向力，降低主推力軸承溫度偏高；④檢查及修正推力瓦塊幾何精度（形狀及尺寸公差）。

（5）合成氣機組的防喘振工藝管線系統(tǒng)是確保機組安全運轉(zhuǎn)的另一主要因素。它對整個工藝系統(tǒng)調(diào)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用，同時對機組的各參數(shù)的穩(wěn)定性也是起調(diào)節(jié)作用。比如機型的一回一、二回一、三回一、三回二，抽加氣回二回一等這些形式。從目前來看，防喘振工藝管線選型正確與否對機組安全能否起到調(diào)節(jié)作用，以確保機組參數(shù)是致關(guān)重要。

（6）氣體冷卻器。氣體溫度過高，影響工藝管路和容器金屬熱膨脹系數(shù)，容器和管路內(nèi)氣體壓力增大，易發(fā)生超壓而易造成安全隱患（換熱效果降低）。

（7）氣體分離器及合成器。①氣體分離器在使用前、使用中、使用后要注意在罐下排凝，以防氣液混合，影響氣體質(zhì)量。還要對罐體內(nèi)在使用前的非工藝氣排凈，以保證工藝氣體含純度達到要求。②合成氣分為缸內(nèi)合成或缸外合成。它們在使用時要注意氣體合成的操作方法，以免發(fā)生氣體倒置。

2 針對該機型在檢修中所發(fā)生的質(zhì)量問題

2.1 影響推力軸承溫度高的因素

（1）所有主、副推力瓦塊的厚度，其加工精度是否達到設(shè)計要求。

（2）各瓦塊油楔是否符合5×15°圓弧切線斜角。

（3）瓦塊鎢金平面是否平整。

（4）各密封間隙是否超差（尤其是平衡盤密封）。

（5）平衡器管DN直徑是否合適（過流面積）或內(nèi)徑有堵塞（包括帶閥門結(jié)構(gòu)的）。

（6）隔板束中分面膠條或外徑膠圈（用于段間密封膠條）是否老化或磕碰劃傷。

（7）機組在氣動調(diào)節(jié)時，各段的進出氣壓力及流量，在某一轉(zhuǎn)速下是否符合設(shè)計壓比值要求，防喘振點及曲線如何。

（8）機組與驅(qū)動機之間的聯(lián)軸器找正精度，是否考慮預(yù)拉伸或壓縮尺寸量。

（9）重新核算主推力軸承，部分推力軸承進行結(jié)構(gòu)改進。

2.2 影響軸向位移值的因素

推力盤（液壓或鍵連接）與鎖螺母是否旋緊。找正距離（預(yù)拉伸或壓縮）、軸位移探頭精度及把合螺母預(yù)緊程度是否達到要求、推力盤內(nèi)孔和端面是否垂直于轉(zhuǎn)子軸心線。氣動所產(chǎn)生的軸向力是否過大、各推力瓦塊厚度是否符合精度要求、推力間隙基準值是否按要求確定、軸位移探頭間隙電壓和探頭本身的線性值準確性和靈敏性是否符合要求。

2.3 影響機組振動值的因素

進油溫度及壓力、軸承間隙大小、油膜形成不好、剛性不足產(chǎn)生油膜激振、瓦塊擺動的靈活性、油楔是否合適影響進油量、瓦塊鎢金面是否有洼心和凸起、轉(zhuǎn)子存在質(zhì)量不平衡（包括轉(zhuǎn)子本身或轉(zhuǎn)子葉輪上有附著物、轉(zhuǎn)子葉輪有裂紋、軸上配套件有松動等）、氣體壓力和氣體分子團不均勻、氣體激振（包括段間、平衡盤氣體壓力及流量）、聯(lián)軸器找正精度是否符合設(shè)計要求。

2.4 影響機組產(chǎn)生氣體激振的因素

機組主要是密封結(jié)構(gòu)、間隙不合理。平衡盤密封間隙超差，葉輪軸盤背壓力與平衡盤密封氣泄壓差不平衡（密封齒少、平衡器管DN小，過流面積小），造成該處局部壓力過高。段間防喘振管路和閥在氣體回路上不匹配、閥門調(diào)節(jié)有問題（包括機械、電氣方面）。解決方法：（1）更壞密封材料（Peek）、將密封間隙調(diào)小（大約是鋁密封間隙的1/3—1/4δ單側(cè)間隙）。（2）在平衡盤上增加反吹氣孔，來調(diào)節(jié)降低機組因轉(zhuǎn)子平衡器盤兩側(cè)氣體差壓大而產(chǎn)生的壓力氣體激振。

3 機組開車要領(lǐng)及注意事項

根據(jù)合成氣壓縮機機型所選用不同原動機形式及技術(shù)參數(shù)的特性，制定裝置開車工藝操作及工藝路線方法，下面簡單介紹幾種原動機開車注意事項。

3.1 升速要領(lǐng)

（1）電機直接啟動。首先要對動設(shè)備做好盤車工作（有盤車裝置的要分階段盤車，沒有盤車裝置的要用手盤車，查看進油溫度及壓力，使各種動設(shè)備的轉(zhuǎn)動軸上支承軸承軸徑油膜形成，使油膜的剛性產(chǎn)生，更便于支撐轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)）；做好機組內(nèi)的氣體輸送工作（采用開式或閉式方式），使機組內(nèi)葉輪及主軸帶壓（代用氣體或工藝氣體），這樣使機組在升速過程中轉(zhuǎn)子穩(wěn)定，油膜更便于形成，不易使振動值大幅度的波動，而使軸承鎢金損傷。現(xiàn)場聆聽機組內(nèi)有沒有異常現(xiàn)象、檢查現(xiàn)場各儀表和各電氣儀表信號是否正常（包括中控室、現(xiàn)場儀表）。

（2）調(diào)頻電機啟動。采取此方法啟動，首先，要對低壓電和高壓電的控制柜的電源、儀表控制柜等各相關(guān)元件的信號確認，并進行空載防控點試車信號試驗。其次，對調(diào)頻電機是水冷或空冷（是否正常），轉(zhuǎn)子軸是否有頂升裝置，對軸系潤滑油壓力的確認。

在升速過程前要確認該電機是2級、4級或增加勵磁增速等。在開始升速時要按通電頻率計算出要分幾次升速的頻率及各設(shè)備臨界轉(zhuǎn)速。在各升速階段要觀察轉(zhuǎn)子振動值和軸承溫度穩(wěn)定情況，當轉(zhuǎn)速升到≥70%時，穩(wěn)定1h以上，如振動值和溫度值穩(wěn)定，則可繼續(xù)升速，直至達到工作轉(zhuǎn)速要求；反之，查找原因。

（3）電機軟啟動（變調(diào)頻增速、調(diào)頻+變速機、耦合器、齒式和摩擦片）。為避免機組瞬間過快啟動，而對機組主軸及葉輪的軸擾動及氣體的沖擊，使機組轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生振動，在啟動時都有著不同的操作要求，同時對機組殼內(nèi)氣體不同介質(zhì)和壓力也有著不同操作要求，所以在開車操作時要熟讀機組操作手冊和注意事項，以保證機組安全運轉(zhuǎn)。升速方式可參考調(diào)頻電機升速要求進行。

（4）汽機啟動。首先要熟讀汽輪機的操作要求及要領(lǐng)，注意暖機時間要長，確保機組在高溫下的進出氣端的支點熱膨脹量達到試車要求，要充分釋放機殼熱膨脹量，然后低、高速運轉(zhuǎn)。觀察機組軸振動、位移值及軸承溫度是否正常。查看儀控儀表上的各參數(shù)是否滿足開車要求的條件。其次，分階段升速，過臨界轉(zhuǎn)速時要快（速率要合理），每升一個轉(zhuǎn)速區(qū)間都要停頓一段時間，讓機組各參數(shù)得到充分釋放，并觀察各參數(shù)值是否正常，尤其是升速過程的各參數(shù)（軸振動值特別要注意）。

3.2 合成氣機組開車操作注意事項

合成氣壓縮機不管采取什么氣體，通常都是將相似成分的氣體合成在一起，它是采用機組內(nèi)或機組外合成工藝。在進行氣體合成操作時要注意機組的進出氣壓力是否正常，往機組內(nèi)的抽加氣口的壓力略大于機組內(nèi)壓力、抽加進氣流量要小于機組內(nèi)氣體流量（尤其是對機組內(nèi)抽氣特別要注意）。避免轉(zhuǎn)子軸向力偏大，影響位移值大小，以保證機組各參數(shù)的穩(wěn)定，尤其是機組轉(zhuǎn)子振動值及位移值的參數(shù)值。

4 結(jié)語

綜上所述，多年積累的一些行知有效的檢測及檢修方法，在用戶現(xiàn)場得以驗證。機組運轉(zhuǎn)的各項參數(shù)指標（振動、溫度、壓力等）現(xiàn)場運轉(zhuǎn)良好，除個別機組主推力軸承溫度偏高外（機組本身固有的特性），其他都符合API要求范圍之內(nèi)。