離心式氯氣壓縮機軸振動故障分析

劉小剛

(寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202)

寧夏英力特化工股份有限公司氯堿分公司燒堿裝置擴能后達到10萬t/a，氯處理系統輸送設備采用了3臺LYJ-1900/0.36型壓縮機，由杭州某公司制造。該壓縮機于2007年9月投入使用，運行至今除了正常的檢修維護外，對其中2臺機組主機進行了整體更換。

1 LYJ-1900/0.36型離心式氯氣壓縮機

1.1 機組參數

入口流量，1 900 m3/h；入口壓力，0.089 MPa(絕)；入口溫度，≤30 ℃；出口壓力，0.36 MPa(絕)；出口溫度，≤40 ℃；第一臨界轉速，14 850 r/min；主軸轉速，22 360 r/min；效率，62%；工作介質，Cl2；配用電動機功率，160 kW。

1.2 機組工作原理

LYJ-1900/0.36型離心式氯氣壓縮機為兩級壓縮，通過高速軸帶動兩級葉輪分別在齒輪增速箱的兩側高速旋轉，將產生的離心力對氯氣做功，使之產生動能及靜壓能，氣體壓力得到提高，并送至后續工序。在氣體壓縮過程中，要控制好一、二級壓縮氣體的溫度。

1.3 機組結構特點

(1)單獨的潤滑系統，包括油站、主副油泵及高位油箱。

(2)兩級增速，單軸懸臂兩級壓縮，高速軸承采用整體五瓦動壓滑動軸承。

(3)采用膜片式聯軸器傳動模式。

(4)軸密封采用迷宮梳齒型抽充氣式密封。

2 壓縮機運行狀況

燒堿裝置擴能前，氯氣壓縮機運行平穩，主要的維護檢查項目有梳齒套、滑動軸承的磨損更換，潤滑油定期更換及油濾的不定期更換。擴能后，頻繁發生軸振動的不穩定情況。初步判斷是機組長時間運行，摩擦間隙變大，尤其是各種配件在主機上組裝后機械精度達不到原要求所致。但頻繁更換配件后仍不能解決軸振幅上升的問題，為保證系統運行穩定，又購買了2臺主機進行整體更換，運行1周左右較穩定，但10天后軸振幅逐漸升高，運行1個月后不得不對新機組進行檢查維修。壓縮機運行情況見表1、表2。

3 軸振動振幅升高原因的排查

壓縮機運行時轉子高速運轉，產生的離心力引起徑向振動使得整個機組在工作過程中振動，轉子不平衡離心力達到一定值后，就會產生很大的橫向振動；其高速轉子的運行狀態直接體現了透平機的運行狀況，因為軸振動是壓縮機運行最為關鍵的一個監控點，它的測量數據直接體現了高速軸、葉輪、滑動軸承、梳齒套及潤滑油質的運行情況，為此，出現軸振動問題時，若不及時解決，將會縮短設備運行周期，并加大維修頻次和維修費用。

表1 擴能前壓縮機運行情況

表2 擴能后壓縮機運行情況

3.1 潤滑系統的檢查

采用GB 11120—1989要求的32#汽輪機油作為潤滑介質，通過一開一備油泵輸送至精油過濾器后進入增速箱，壓力維持在0.08 MPa以上；高位油箱作為應急備用，油位維持在標線處；按規定，系統潤滑油運行連續達8 000 h須更換；潤滑油通過循環水冷卻降溫，溫度始終控制在≤45 ℃下。經檢查，潤滑油系統運行正常，無污染。

3.2 儀表檢測元件的檢查

儀表專業人員對軸振動檢測元件軸振動傳感器、信號線、變送器等逐項進行了檢查，一切正常；為了驗證測量元件工作的可靠性，對3個監測點實施倒換測試，觀察軸振動的測量數據有無差異。經驗證，測量元件正常。

3.3 工藝操作指標的梳理

對比擴能前后工藝控制參數，發現如下情況：擴能后電動機運行電流有上升趨勢，尤其在夏季高溫時段，電動機定子和前后軸承的溫度偏高，因此，擴能后電動機有過負荷運行情況，加大了對機組運轉部件的摩擦；因后續合成工序的生產需要，氯氣分配臺壓力由前期的低于0.125 MPa提升到0.155 MPa以上，造成壓縮機出口壓力過高，這樣，極易出現不定期的喘振前兆現象，影響壓縮機組傳動部件的長周期運行，并加大了檢修頻次。因此，操作中壓縮比的控制尤為重要。

3.4 高速轉子的檢查[1]

解體機組后發現，梳齒套和滑動軸承瓦片均有磨損，由此可判斷轉子在高速運轉時動平衡被破壞，為此進一步對動平衡失衡原因進行了檢查分析。

(1)機組入口加裝的膨脹節內壁附著少量酸泥，說明前系統在除酸霧過程中存在缺陷；葉輪上有不同程度的積垢，酸霧對葉輪有沖刷和腐蝕作用，進而導致葉輪動平衡失效、主軸彎曲變形(一般徑向圓跳動≤3道)，導致高速軸的振動無限擴大。

(2)氮氣供應是由廠內空壓制氮崗位同時對乙炔、聚合、電解系統輸送，并沒有采取分流穩壓措施輸出，雖然在各壓縮機組密封氣源前安裝了小型手動觀察調節壓力表，但長期的氮氣壓力不穩定影響梳齒套及氣封環的密封效果；另外，經檢測，氮氣中含有一定水分，水分隨氮氣進入迷宮密封后，極易與氯氣形成腐蝕性物質腐蝕梳齒套，嚴重影響密封精度。

4 防控措施

根據出現的氯氣壓縮機軸振動振幅逐漸升高情況，主要從以下3方面進行了防控。

(1)在開停機時嚴格按照操作規范執行，正常運行情況下，加強對一、二級氯氣壓縮氣體溫度的控制，出口氯氣壓力不宜過高，尤其是上面提到的壓縮比；對氮氣漏點進行檢測管控，在氮氣管道加裝穩壓裝置，確保氮氣密封達標。

(2)定期檢查和更換質量信得過的除霧濾芯，經常觀察除霧器進出口壓力差，并通過視鏡觀察截留的酸液量情況，調節好系統回流量，盡量減少硫酸及酸泥的夾帶。

(3)根據電動機電流及前后軸承溫度情況，平穩調整機組運行負荷，在兩臺機組并聯運行時，由于分配臺壓力一定，因此必須確保機組進氣口壓力一致，同時依據進出口壓力檢測數據，確保兩臺機組負荷均勻運行，尤其注意開停車、切換環節，控制好機組回流開度。

5 結語

實施以上防控措施后，壓縮機組維護頻率由一個多月延長到1年以上，為氯堿裝置穩定運行提供了可靠的保障。