往復(fù)壓縮機(jī)振動(dòng)異常分析與處理

高志杰，王永民，胡玉榮，任新廣

（中國(guó)石油大港石化公司機(jī)動(dòng)設(shè)備處，天津 300280）

1 設(shè)備概況

大港石化公司100 萬噸/年加氫裂化裝置新氫壓縮機(jī)K-102A，型號(hào)4M80-21/23-184.1-BX，為4 列3 級(jí)對(duì)動(dòng)平衡式往復(fù)壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)將制氫裝置送來的2.3 MPa 氫氣經(jīng)3 級(jí)壓縮為18.41 MPa 氫氣后，送至加氫裂化裝置反應(yīng)系統(tǒng)，是加氫裂化裝置生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。

2 運(yùn)轉(zhuǎn)情況

自2015 年1 月1 日開始，機(jī)組出現(xiàn)異常振動(dòng)，3#缸殼體振動(dòng)（50～190）m/s2（報(bào)警值90 m/s2，見圖1），曲軸箱振動(dòng)（1.3～2.4）mm/s（報(bào)警值18 mm/s，見圖2），振動(dòng)波形在曲軸轉(zhuǎn)角130°和310°附近沖擊顯著；振動(dòng)波形顯示，3#缸缸體振動(dòng)波形與曲軸箱振動(dòng)波形的沖擊相位存在一定對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3 狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析

將機(jī)組負(fù)荷由40%升至80%，殼體振動(dòng)和曲軸箱振動(dòng)均無明顯變化，說明振動(dòng)的變化來源于機(jī)組本體。查看活塞受力趨勢(shì)圖（圖3）發(fā)現(xiàn)，綜合活塞力一般在100°～130°及280°～310°存在換向變化；而3#缸殼體振動(dòng)及曲軸箱振動(dòng)存在130°及310°沖擊，因此判斷存在軸瓦受力換向點(diǎn)的沖擊，可能原因?yàn)?#缸大小頭瓦存在一定磨損或其他傳動(dòng)連接部件存在配合問題。

圖1 3#缸殼體振動(dòng)波形

4 拆檢及處理

4.1 連桿

拆檢情況：4 根連桿大頭軸瓦均有不同程度磨損（圖4a），其中3#缸連桿大頭軸瓦合金涂層嚴(yán)重受損，部分合金涂層整體脫落（圖4b）。處理方法：所有連桿及連桿螺栓進(jìn)行著色探傷，更換所有連桿的大頭軸瓦及連桿螺栓；清理連桿內(nèi)部潤(rùn)滑油路。

圖2 曲軸箱振動(dòng)波形

圖3 活塞受力分析

圖4 連桿大頭軸瓦受損情況

4.2 油過濾器

拆檢情況：油過濾器內(nèi)有較多合金碎屑。處理方法：更換濾芯，清理油過濾器。

4.3 潤(rùn)滑油路

拆檢情況：潤(rùn)滑油管路內(nèi)有金屬碎屑（圖5a）；管路引壓點(diǎn)接頭處有大量金屬碎片（圖5b）。處理方法：清理潤(rùn)滑油路，打磨管路引壓點(diǎn)。

圖5 潤(rùn)滑油管路拆檢情況

4.4 油箱

拆檢情況：油箱內(nèi)有大量合金碎屑。處理方法：徹底清理油箱。

5 原因分析

（1）潤(rùn)滑油內(nèi)含有硬質(zhì)金屬碎片。從歷史趨勢(shì)可以看出，潤(rùn)滑油過濾器壓差恒定在0.035 MPa，且圖5 b 中的引壓點(diǎn)位于過濾器后至大頭軸瓦的潤(rùn)滑油管路中，經(jīng)過潤(rùn)滑油的不斷沖刷，金屬碎片脫落，經(jīng)潤(rùn)滑油帶至大頭軸瓦。經(jīng)檢測(cè)金屬碎片材料為304 不銹鋼，硬度為167 HB，而大頭軸瓦合金涂層硬度僅為27 HB，金屬碎片對(duì)大頭軸瓦產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致合金涂層強(qiáng)度降低，合金大量脫落，最終碎裂引發(fā)振動(dòng)。

（2）大頭軸瓦存在制造缺陷。從圖4 可以看出，合金涂層與軸瓦面接合處的脫落痕跡有兩種情況，一種為合金涂層整體脫落，一種為合金涂層脫落后仍有部分粘連；可以判定大頭軸瓦表面噴涂巴氏合金時(shí)受環(huán)境空氣影響，部分氣泡進(jìn)入合金涂層，導(dǎo)致涂層粘連不緊致，在機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)后，氣泡破裂，導(dǎo)致合金脫落，產(chǎn)生磨損。

（3）設(shè)備安裝、驗(yàn)收把關(guān)不嚴(yán)。該機(jī)組2008 年投入運(yùn)行，設(shè)備安裝時(shí)，施工單位對(duì)類似管線小接管處理不徹底，監(jiān)理和使用單位未能認(rèn)真細(xì)致驗(yàn)收，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)很容易解決的細(xì)小問題在7年后暴露，為安全生產(chǎn)帶來重大隱患。

6 結(jié)語

檢修后，機(jī)組一次開車成功。通過設(shè)備檢修可以發(fā)現(xiàn)，如果大頭軸瓦以現(xiàn)有狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，極可能引發(fā)重大安全事故，造成不可挽回的損失。此次預(yù)知性檢修充分說明了狀態(tài)監(jiān)測(cè)在設(shè)備運(yùn)行中的重要性及故障分析的準(zhǔn)確性。追根溯源，此次問題主要是人為因素造成的。設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行依賴于管理、技術(shù)、操作人員的責(zé)任心以及分析解決問題的能力，同時(shí)更需要設(shè)備的本質(zhì)安全得到保證。結(jié)合實(shí)際情況，決定對(duì)公司內(nèi)其他機(jī)組的潤(rùn)滑油管路進(jìn)行徹查和清理，避免此類問題再次發(fā)生。

設(shè)備是煉化行業(yè)的基礎(chǔ)，不能忽視任何細(xì)節(jié)的變化，不放過任何故障的苗頭，才能提高預(yù)先發(fā)現(xiàn)、解決故障的能力，減少或避免設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)的影響，保障裝置安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。