空氣離心壓縮機軸振動高原因分析及對策

句龍　韓玉鑫　張晶鑫　白林　溫麗媛

摘? 要： 離心式空壓機是現代化工業產品的基礎，是用來提供空氣動力的，某化工公用裝置的空壓機為英格索蘭裝置，近年來，空壓機三級軸振動 波動頻繁，超高現象時有發生，甚至聯鎖停機，嚴重影響生產裝置的安全穩定運行。對于離心式空氣壓縮機組的正常運行而言，一旦出現振動問題，原 因很難找到，設備管理人員不僅要從設備本身上對機械性能進行分析并找出原因，甚至要同時從工藝運行條件等方面進行分析，找出影響軸高振動的主 要因素，采取相應的控制措施，實現主機長周期穩定運行。

關鍵詞： 空氣離心壓縮機軸;高振動;原因分析;對策;研究

1 單元概述

1.1? 機組

美國英格索蘭公司生產的C80MX3離心式空氣壓縮機被引入化學工業 部公共工程裝置的空氣壓縮機站。該系統采用三級壓縮微機自動控制。每 臺空壓機氣體處理能力13200Nm3/h，一級葉輪轉速19370r/min;二級葉輪 轉速27670r/min;三級葉輪轉速38740r/min，進口壓力0.097Mpa，出口壓 力1.0Mpa。主要包括吸入過濾器、壓縮機本體、電機及儀表控制系統，共 4套?？諌簷C進口設4臺自潔式空氣過濾器，出口設3臺空氣干燥器。

1.2? 工藝流程

室外空氣經過空氣過濾器后，通過管道送入離心式空氣壓縮機， 依次進行一級壓縮、冷卻、二級壓縮、冷卻和三級壓縮。此時，壓力為 0.9mpa。壓縮空氣經后冷器冷卻后，溫度降至40℃左右，部分進入非凈 化壓縮空氣分配器，通過管道送至氣體裝置;另一部分依次進入氣水分離 器、微熱再生干燥器、除塵器，此時壓縮空氣露點為-40℃。這部分凈化 壓縮空氣進入凈化壓縮空氣分配器，通過管網輸送給各用戶。

2 機組軸振動高原原因

2.1? 儀器故障

振動探頭安裝不牢固，會造成運行過程中振動不穩定，頻繁出現大波 動現象;振動探頭校準精度不足，儀表放大器不穩定故障，將導致機組高 振動聯鎖停機。從機組運行狀態分析，可能導致三級振動高聯鎖停機的主 要原因是：儀表問題，三級振動探頭安裝不牢固，導致運行過程中振動不 穩定，出現多次波動現象;儀表放大器故障將導致高振動聯鎖停機。根據 以上分析，更換三級放大器、振動探頭。機組所有參數均在正常范圍內， 特別是三級振動0.30mil。更換后的三級振動探頭和放大器送專業檢測機構 進行驗證。放大器不穩定，探頭正常。

2.2? 轉子振動大

2.2.1? 轉子本身動平衡不良

對于每一個轉子，在機組修理和重新安裝之前，必須到專業制造商處 重新進行動平衡。 1 、2 、3號轉子葉輪經噴砂、脫泥、退磁、動平衡試驗 合格后方可使用。因此，開始時轉子動平衡出現問題的概率很小。

2.2.2? 轉子動平衡故障

機組運行一段時間后，轉子動平衡已被破壞，可能的原因是葉輪存在 缺陷，根據葉輪材質為特殊的高級鑄造不銹鋼，強度高，耐腐蝕，所以葉 輪缺陷的風險應該很小，轉子動平衡引起葉輪結垢的另一個可能原因是轉 子動平衡被破壞，從而增加軸向振動，葉輪結垢的原因有三：吸入的空氣 不純;壓縮空氣含水量過高;冷卻器筒內壁腐蝕，防腐漆脫落。 DC2023水 平振動達到0.91mil報警，立即切斷機器。 14時30分，更換了第三級放大器和 振動探頭。試運轉時，第三級軸的振動為0.58mil，且振動持續上升。停機解 體檢修，發現三級葉輪嚴重結垢。一、二、三級冷卻器內壁腐蝕嚴重;研 磨、噴砂，用于內部防腐。試驗中3級振動值為0.39mil，運行良好。

2.3? 機組吸入的空氣不純凈

（ 1 ）濾筒的精度不夠：壓縮機吸入口采用后吹風自清潔空氣過濾器， 去除空氣中99.97%大于2μm的顆粒和90%大于0.5μm的顆粒，保證了吸入 空氣的質量。我們將進口濾芯的精度從2μm提高到1μm，安裝后機組運行 良好。根據以上事故分析，濾筒精度低不是葉輪結垢的主要原因。（ 2 ） 濾筒的安裝問題：每個過濾器由35個濾筒組成，每個濾筒由一個長桿螺 栓固定。如果過濾器筒體和頂部的吸入口安裝不正確，或螺栓松動，雜質將吸入閥體，導致葉輪結垢。（ 3 ）濾筒運行時間過長，擋布使用周期過 長：濾芯太臟導致雜質進入機體， DC-202入口濾芯正在2013年8月進行更 換，自運行以來，吸氣差壓儀表盤一直處于故障狀態，壓差值無法準確監 測，壓差始終顯示在60Pa左右，因此監控系統出現問題，由于壓差濾芯運 行時間長，濾芯太臟，雜質進入機體，這可能是葉輪結垢的原因。外殼濾 布的使用時間約為6個月，臟濾布也是雜質進入體內的原因。（ 4 ）電磁閥 故障：反吹自清潔過濾器，通過反吹電磁閥的作用，增加進入氣缸壁的氣 體流量，使其從氣缸壁吸附，同時，反吹氣流從內向外的速度大大高于過 濾器氣流向外擴散的速度，將填充在濾紙孔隙中的雜質去除，恢復過濾功 能。電磁閥故障時，過濾器的自清潔功能不能及時發揮，降低了濾筒的效 率，導致雜質進入閥體，也是葉輪結垢的原因。

2.4? 壓縮空氣含水量高

（ 1 ）級間疏水阱疏水效果差：每級之間的疏水閥為倒桶結構，疏水效 果差，會導致進入下一級的壓縮空氣攜帶水，使水和雜質混合結垢，粘附 在葉輪上。從以上事故來看， DC202排水效果差是葉輪結垢的原因之一。 （ 2 ）級間氣液分離器分離效果差：為了防止壓縮后的冷卻氣體中析出的 冷凝水隨氣流進入壓縮機，在每個冷卻器中安裝了氣液分離器，以分離和 收集冷凝水。如果分離器上形成結垢，將嚴重影響分離效果，壓縮空氣將 水帶入體內， 導致葉輪結垢。上述事故導致DC202解體，分離器內未發現 污垢。（ 3 ）冷卻器筒體內壁防腐漆脫落：本次DC202事故，在三級解體檢 修過程中發現風道防腐層腐蝕嚴重，葉輪結垢顏色與防腐層相似，這可能 是由葉輪上附著的帶空氣的防腐涂料引起的。因此，認為防銹漆剝落是葉 輪結垢的重要原因。

3 機組軸高振動的解決方案

（ 1 ）儀表備品備件的使用壽命：檢查4臺空壓機各級儀表放大器和振 動探頭的使用壽命，逐步更換過期老化的儀表部件。（ 2 ）電磁閥檢查： 規定儀表運輸人員每周必須對機組電磁閥進行全面檢查，發現損壞及時更 換。（ 3 ）濾筒問題：針對濾筒安裝錯位，加強維修過程監督，提高施工 質量。濾筒使用周期過長，影響機組運行。設置濾筒更換周期：濾筒每6 個月更換一次，并嚴格執行。（ 4 ）檢查葉輪、氣液分離器、冷卻器筒內 壁：根據空壓機維護規程，每個累計運行周期，都要檢查葉輪的結垢情 況，檢查氣液分離器和冷卻器內壁的腐蝕情況，并根據腐蝕情況決定是否 進行防腐。（ 5 ）疏水閥的維護和檢查：配備現場操作人員，定期檢查、 維護各級疏水閥，定期切斷旁通閥的水，及時整改和更新疏水閥，以保持 良好的排水效果。

4 結論

空壓機組運行措施實施以來，取得了顯著的效果。運行一年后，單臺 空壓機組的連續運行時間從200d增加到370d。機組1 、2 、3級軸振動波動幅 度明顯降低，特別是3級軸超高振動現象明顯減少。與往年同期相比，機組 的檢查和維護成本大幅降低。大大提高了空壓機組的長周期穩定運行。

參考文獻：

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