河南工程學院機械工程系 郭 怡
鄭州煤炭工業(集團)新鄭精煤有限責任公司 張宏權
離心式壓縮機軸振動高原因分析及技術改進
河南工程學院機械工程系 郭 怡
鄭州煤炭工業(集團)新鄭精煤有限責任公司 張宏權
現場空分裝置主要設備由袋式空氣過濾系統、空氣壓縮系統、空氣預冷系統、空氣純化系統、帶增壓透平膨脹機系統和分餾塔系統組成。某企業的空分裝置3次停車檢修均由于壓縮機軸振動所致升高,本文,筆者通過分析壓縮機軸振動升高的原因,對其進行改造,確保了生產的安全、正常運行,減少了停車檢修次數。
1.壓縮機整體結構。該企業使用的H型離心式壓縮機為整體驅動徑向式壓縮機,它有1個主動齒輪、2個高速齒輪,并分別與3個軸連為一體裝在齒輪箱內。壓縮機葉輪裝在2個高速軸的兩頭,蝸殼等部件連接在齒輪箱體上。
2.核心部件。蝸殼橫斷面積沿葉輪轉動方向擴展。轉子由一個或兩個懸伸葉輪和壓縮機的小齒輪軸組成。軸瓦由巴氏合金制成,安裝在軸承四周起支撐作用。入口導葉是安裝在吸入口的標準化組裝件,通過它實現對氣量的無級調節。
1.空氣運行流程??諝馔ㄟ^吸風塔進入袋式過濾器,由過濾袋除去空氣中的灰塵和機械雜質。過濾后的空氣經過進口導葉進入一級葉輪,壓縮后進入一級冷卻器冷卻,然后進入二級葉輪中壓縮升壓,再進入二級冷卻器中冷卻,依次進行4次壓縮后壓力升到0.58 MPa,100℃。再經預冷和純化系后,作為原料進入冷箱精餾塔內分離提純,產出高純度氧氣、氮氣。
2.油系統流程。潤滑油從油箱被油泵吸出,加壓后進入油冷卻器內與循環水換熱冷卻。經過油過濾器除去雜質的潤滑油分成兩路:一路進入各潤滑點潤滑、吸熱后回油箱;另一路被送至高位油箱,以保證油泵斷電時壓縮機供油。表1為壓縮機軸振動的變化趨勢。
表1 壓縮機軸振動統計 μm
從表1可以看出,壓縮機軸振動上升趨勢明顯,主要是一級軸振上升較快。
筆者經過調查分析發現,壓縮機軸振動升高的主要原因有:軸瓦磨損;袋式過濾器故障頻繁,過濾效果差;油溫波動頻繁;壓縮機負荷大。
1.軸瓦磨損。根據壓縮機生產廠家的規定,壓縮機軸瓦2年需更換1次,現場壓縮機已經連續運行3年,軸瓦已經磨損嚴重需要更換。
2.袋式過濾器故障頻繁,過濾效果差。根據調查,2009年全年袋式過濾器共發生故障15次,造成壓縮機吸氣真空度過高總時間為893 h。并且,2次檢修時均發現葉輪積灰嚴重,葉輪動平衡遭到破壞,其主要原因為袋式過濾器的過濾效果較差。
3.油溫波動頻繁。
4.壓縮機負荷大。壓縮機在壓力一定時,放空量越大軸振越高;壓縮機在流量一定時,壓力越高軸振動越高。
1.更換軸瓦。根據生產廠家的實際檢修經驗,在軸瓦的更換過程中將原有的軸瓦間隙縮小,以保證軸振動在低值運行。更換軸瓦、清理葉輪積灰后,軸振動由原來的54 μm降為26 μm。
2.改造過濾器。
(1)改造過濾器內部結構。將過濾器易發生故障的限位器加長,同時也將鏈輪和鏈條適當加長。
(2)更換過濾器過濾元件。更換了袋式過濾器的12只過濾袋,并選用了新型過濾袋。
(3)規范反吹操作。將袋式過濾器的反吹操作寫入操作規程,規定其阻力值達到14.7 kPa時反吹,達到9.8 kPa時停止反吹。袋式過濾器故障率明顯降低,壓縮機前真空度穩定在-2.5 kPa。
3.保持油溫穩定。
(1)檢修油冷卻器水閥門。將油冷卻器冷卻水閥門拆開研磨,并更換細絲閥桿,使其操作穩定,防止油溫波動。
(2)改造油冷卻器。將油冷卻器由原來的單獨運行改為并聯運行,以確保夏季循環水溫度過高時油溫穩定。
4.保證壓縮機低負荷運行。
(1)調整進口導葉開度。組織由儀表、檢修、工藝等人員共同對進口導葉進行了調試,更換了凸輪,并對導葉刻度進行了核對,以保障操作調整的準確,確保每次開停車時的無負荷啟動。
(2)冬季調整中間冷卻器水閥門。在冬季壓縮機吸氣量過大時,進口導葉不能關閉過多,而應通過調整中冷卻器冷卻水量,增高壓縮機各級進口溫度,來降低壓縮機吸氣量。改進后,再沒有出現壓縮機帶負荷開車,冬季的壓縮機氣量也控制在21 000 m3。
表2為改進后的壓縮機軸振動情況統計。
表 2 改進后的壓縮機軸振動統計 μm
經過以上各項改造措施的實施,2010年11月壓縮機檢修啟動后,軸振動明顯降低。自至2011年4月至今,軸振動一直保持在30 μm以下穩定運行。