空氣壓縮機振動原因分析及改進措施

1、空氣壓縮機振動原因分析及改進措施陳仁來(儀征化纖股份公司化工廠,江蘇儀征211900摘要:分析了空氣壓縮機產(chǎn)生振動的原因,總結(jié)了空氣壓縮機振動的判斷步驟和方法,結(jié)合生產(chǎn)實際提出了一些改進的措施。關(guān)鍵詞:空氣壓縮機;振動;結(jié)垢;狀態(tài)監(jiān)測中圖分類號:TE969文獻標識碼:B 文章編號:100628805(20040520044203儀征化纖股份公司化工廠使用的空氣壓縮機C101,是為PT A (對苯二甲酸裝置氧化反應(yīng)器提供反應(yīng)所需要的氧氣,工作介質(zhì)為空氣,由汽輪機驅(qū)動,并配有膨脹機用作輔助驅(qū)動。正常工作時,每小時輸送空氣101t ,生產(chǎn)對苯二甲酸35t ,經(jīng)濟效益十分可觀。所以,它能否正常運行,直

2、接關(guān)系到整個裝置能否穩(wěn)定生產(chǎn)。在空氣壓縮機的運行狀況指標中,轉(zhuǎn)子的振動是個極為重要的指標。七年多的運行記錄表明,特別是最近三年,空氣壓縮機不能正常運行,機械方面絕大多數(shù)是因為振動引起的。C101空氣壓縮機為四級離心式壓縮機,H 形布置,在各級之間設(shè)有中間冷卻器(分別為E101、E102、E103,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜(如圖1所示。制造廠家為德國的德馬克公司,型號是VK 8024。轉(zhuǎn)速較高,一、二級的轉(zhuǎn)速為7983r/min ,三、四級的轉(zhuǎn)速為12200r/min 。對振動的要求較嚴,一、二級的振動報警值為78m ,三、四級的振動報警值為63m 。圖1機組結(jié)構(gòu)1空氣壓縮機的振動原因分析根據(jù)空氣壓縮機的結(jié)

3、構(gòu)特點,結(jié)合其實際的工作狀況,經(jīng)過分析,引起空氣壓縮機的振動原因有以下幾個方面:(1轉(zhuǎn)子動平衡1葉輪表面結(jié)垢在空氣壓縮機的一級進口處安裝有空氣過濾器,即使如此,空氣中還是有灰塵進入到壓縮機;再加上壓縮機組本身潤滑油站的排油煙口靠近空氣壓縮機的入口,且油煙具有粘性,所以加劇了葉輪表面的結(jié)垢;2葉輪的焊接部位開裂由于空氣壓縮機的二、四級的葉輪為閉式葉輪,其輪蓋和葉片的連接處采用的是釬焊。空氣壓縮機的工作環(huán)境為:在空氣進口附近,豎立的冷卻水塔揮發(fā)出帶氯氣的水汽,再加上醋酸根(醋酸為本廠使用原料及帶S O 2的灰塵(空氣壓縮機的空氣進口處附近設(shè)有電廠的煙囪,都會對閉式葉輪的釬焊部位的開裂(因這些成分對

4、釬料具有敏感性造成影響;3葉輪被磨損空氣被壓縮后,冷卻以后的凝液,以及管道內(nèi)鐵銹(進口管道材質(zhì)為碳鋼都會對葉輪表面造成沖刷。冷凝液進入葉輪的方式有兩種:一是由于連接中間冷卻器的疏水器的疏水能力不足,冷凝液隨氣體進入下一級;二是由于壓差通過回氣管進入到前一級。工藝流程如圖2所示。收稿日期:2003204205作者簡介:陳仁來,男(1970,江蘇海安人。1995年畢業(yè)于華東理工大學化工機械專業(yè)。獲學士學位?，F(xiàn)在儀征化纖股份公司化工廠維修車間從事化工設(shè)備技術(shù)工作。機械工程師。動設(shè)備石油化工設(shè)備技術(shù),2004,25(544Petro 2Chemical Equipment T echnology(2軸

5、承(可傾瓦軸承1軸承缺陷或損壞;2軸承間隙不當;3軸承安裝的松緊度有問題 。圖2工藝流程(3潤滑油1潤滑油的油質(zhì)超標;2油壓不符合要求;3油溫不符合要求;4流量不足。2振動現(xiàn)象的判斷當空氣壓縮機運行過程中出現(xiàn)振動較大時,首先要找出振動的原因和部位,以便及時采取措施,保證機組的穩(wěn)定運行。為此,一方面應(yīng)根據(jù)機組的運行參數(shù),如負荷、轉(zhuǎn)速、溫度等情況進行綜合分析;另一方面根據(jù)機組配套的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和新增加的一套運行趨勢分析系統(tǒng)來進行判斷?；静襟E如下:(1確定振動的部位,可從監(jiān)測系統(tǒng)和巡檢記錄上查到。根據(jù)X 、Y 方向兩個信號通道的情況,來確定是儀表自身故障還是設(shè)備本體的故障;(2聲音和轉(zhuǎn)速有無異常。

6、如摩擦、喘振等,喘振常伴隨在開、停車和調(diào)整負荷的過程中;如發(fā)生摩擦,則波形會出現(xiàn)明顯的削頂。轉(zhuǎn)速波動、振動大,檢查冷卻器蝸殼內(nèi)是否積水;(3觀察供油壓力、溫度、油質(zhì)報告;(4根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供的頻譜圖,分析產(chǎn)生振動的具體原因:1根據(jù)工頻和倍頻情況判斷是否存在不平衡、不對中、渦動還是其它故障,其中,不平衡的振動識別特征為:波形為正弦波;頻譜由工頻和倍頻組成,工頻具有峰值;在一定轉(zhuǎn)速下,相位穩(wěn)定在一點;振幅隨工作轉(zhuǎn)速升降而增減;軸心軌跡為橢圓同步正進動。2如果是不平衡,是一級不平衡還是同一根軸上的兩級都不平衡。并根據(jù)運行時間來確定是結(jié)垢、葉輪磨損、熱不平衡還是其他原因。3改進措施為了保證檢修質(zhì)量

7、,制定了檢修工序質(zhì)量卡,確保備品、備件質(zhì)量,嚴格執(zhí)行檢修標準,從而盡量排除因軸承質(zhì)量和安裝的問題而引起的振動;運行過程中加強監(jiān)護,定期進行油品分析,確保潤滑油的質(zhì)量。同時我們還采取了下列措施:(1避免葉輪結(jié)垢葉輪表面結(jié)垢是一種常見現(xiàn)象,特別是進口過濾器使用時間長了以后,振動上升的速度相對較快。為此,我們采取了:1由于大氣質(zhì)量差,粉塵含量高等問題,將過濾器的過濾等級提高一級;2對進口過濾器壓差加強觀察,根據(jù)壓差情況及時決定是否更換過濾器;3高空取氣,提高進氣質(zhì)量,在進口過濾器前增加了60m 高的取氣通道;4消除氣體短路,對進口過濾器到一級葉輪部位的管道和外露部位加強了密封;以及按檢修規(guī)程安裝過濾

8、器,注意過濾器本身的密封;5加強檢修控制,避免雜物進入系統(tǒng);6將油站的排油煙口改向,避免對空氣壓縮機進氣的影響;7增加葉輪水沖洗系統(tǒng),根據(jù)實際情況或定期對葉輪進行沖洗,以便及時去除葉輪表面結(jié)垢,保證機組的穩(wěn)定運行。(2減少對葉輪的磨損檢修時,發(fā)現(xiàn)在葉輪的葉片根部常有磨損的現(xiàn)象,有時還被磨穿,見圖3 。圖3葉片磨損54第25卷第5期陳仁來1空氣壓縮機振動原因分析及改進措施為此,采取了如下措施:1由于疏水器能力不夠,我們給每個中間冷卻器都增加了相同型號的疏水器。為確保冷凝液能全部排出,還將連接中間冷卻器的疏水器的旁通閥保持一定的開度,以避免中間冷卻器內(nèi)部積水進入下一級,結(jié)構(gòu)的改進見圖4 ;圖4結(jié)構(gòu)

9、的改進2將連接疏水器的回氣管閥門關(guān)閉,以防壓差冷凝液進入到前一級;3將各級的進口鑄鐵管道內(nèi)部進行防腐處理,避免管道產(chǎn)生鐵銹。(3改進葉輪的焊接形式根據(jù)實際工作情況,目前已將閉式葉輪的釬焊方式改為電焊,避免了工作介質(zhì)中的一些元素對葉輪釬焊材料的腐蝕。(4運行中空氣壓縮機出現(xiàn)振動較大時,除對葉輪進行沖洗外,還可考慮采取如下措施:1適當調(diào)整潤滑油溫度,以改變油膜的剛度系數(shù),從而改善軸承座的等效剛度系數(shù),恢復(fù)轉(zhuǎn)子的原始動平衡狀態(tài)?？赏ㄟ^公式來判斷:K 等=c (k -m2/(c +k -m 2=k -m2/1+(k -m 2/c 式中:k 軸承座與基礎(chǔ)的等效靜剛度系數(shù);c 軸瓦處油膜的剛度系數(shù);m 等

10、效參振質(zhì)量;角速度。即隨著油膜剛度系數(shù)c 的變化,等效剛度系數(shù)也隨著變化。2根據(jù)各級的進、出口溫度,特別是當出口溫度較低時,應(yīng)及時調(diào)整疏水器旁通閥的開度,加大排放量,梅雨季節(jié)更應(yīng)注意。參考文獻:1高慎琴主編1化工機器第一版M1北京:化學工業(yè)出版社,19921560(上接第43頁實現(xiàn)。透平壓縮機各運行參數(shù)及控制通過計算機軟件實現(xiàn),達到了改造的目的,開創(chuàng)了電液控制執(zhí)行機構(gòu)在大型透平壓縮機調(diào)速系統(tǒng)上應(yīng)用的先河。通過與原調(diào)速系統(tǒng)相比,具有以下優(yōu)點:表2技術(shù)參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)伺服油缸行程/mm70分辨率1/600系統(tǒng)工作油壓/MPa9輸入信號/m A 420正常運行推力/N22000備用泵啟動值/MP

11、a <515最大推力/N30000蓄壓器壓力低報/MPa <610全行程運行時間/s<110工作油溫/2040位置控制精度1/200過濾精度/m 5工作液壓油20號油溫報警/>60(1調(diào)速控制精度高,轉(zhuǎn)速波動小;(2取掉了調(diào)速油與透平壓縮機大油箱的聯(lián)系,解決了因壓縮機大油箱油密封、油污染和過濾精度低造成的調(diào)速油缸卡閉現(xiàn)象;(3運行穩(wěn)定(壓力高9MPa 調(diào)節(jié)靈敏,無故障發(fā)生。石油石化裝置70年代末大量進口的國外透平壓縮機大部分已運行20多年。通過改造可以保證透平壓縮機調(diào)速系統(tǒng)安全可靠運行。在全國石油石化裝置上有推廣價值。5項目創(chuàng)新將電液控制執(zhí)行機構(gòu),用于石油化工行業(yè)大型透平壓縮機轉(zhuǎn)速控制的主透平蒸汽調(diào)節(jié)系統(tǒng),在國內(nèi)屬于首