氯氣壓縮機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的分析與處理

許小玲

（廣西石化高級(jí)技工學(xué)校，廣西 南寧 530031）

南寧化工集團(tuán)有限公司氯堿廠氯氣壓縮輸送設(shè)備采用的是錦西化工機(jī)械廠生產(chǎn)的三級(jí)六段水平剖分離心式壓縮機(jī)。該設(shè)備是氯堿廠的關(guān)鍵設(shè)備，在工藝生產(chǎn)中擔(dān)負(fù)著氯氣壓縮和輸送任務(wù)，它的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)氯堿廠和整個(gè)公司的安全穩(wěn)定生產(chǎn)有著非常重要的意義。

該機(jī)屬離心式壓縮機(jī)，分六級(jí)三段，電機(jī)與壓縮機(jī)之間由增速齒輪箱連接，壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速為 6000r·min－1，屬于高轉(zhuǎn)速設(shè)備。 其主要設(shè)計(jì)及操作參數(shù)如表1所示。

?

該機(jī)組自從2004年投入使用后，運(yùn)行狀況一直不理想，軸振動(dòng)一直位于臨界狀態(tài)居高不下，徑向軸振動(dòng)值在低報(bào)警線50μm附近上下波動(dòng)。2005年和2006年雖進(jìn)行多次檢修，問題仍得不到解決，兩年多以來(lái)共發(fā)生軸位移振動(dòng)超差故障6次，造成機(jī)器聯(lián)鎖保護(hù)跳閘和生產(chǎn)停車，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。

1 振動(dòng)原因分析

為處理振動(dòng)超差問題，公司抽調(diào)骨干人員組成攻關(guān)組，查找引起壓縮機(jī)軸振動(dòng)超差的原因。經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，可引起H2C58－6壓縮機(jī)軸振動(dòng)過(guò)高的主要因素有：（1）轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡；（2）軸瓦間隙過(guò)大；（3）機(jī)組對(duì)中發(fā)生變化；（4）儀表顯示假值。

為徹底解決壓縮機(jī)軸振動(dòng)偏高的問題，我們對(duì)上述各項(xiàng)可能的原因逐一進(jìn)行排查分析。

1.1 轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡對(duì)振動(dòng)的影響

壓縮機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)存在不平衡離心力，從而引起轉(zhuǎn)子的徑向振動(dòng)，并通過(guò)支承轉(zhuǎn)子的軸承沿徑向傳播，使得整個(gè)機(jī)組在工作過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。當(dāng)振動(dòng)大小在規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，振動(dòng)不會(huì)影響機(jī)組的正常工作。但是，當(dāng)不平衡離心力增大到一定值后轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生很大的橫向振動(dòng)。這時(shí)振動(dòng)不僅會(huì)影響機(jī)組正常工作，而且還會(huì)引發(fā)一系列嚴(yán)重后果，如軸承磨損、燒毀及轉(zhuǎn)子斷裂等。

為徹底排除轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡對(duì)振動(dòng)的影響，于2006年底將壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子送回生產(chǎn)廠家進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，排除了由于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡問題產(chǎn)生振動(dòng)的可能性。

1.2 軸瓦間隙對(duì)振動(dòng)的影響

軸瓦間隙是影響軸承穩(wěn)定性的主要因素之一，因此對(duì)各間隙進(jìn)行了仔細(xì)的測(cè)量，標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比，見表2。

?

各軸瓦間隙均在正常范圍內(nèi)，從而排除了由于軸瓦間隙過(guò)大引起軸振動(dòng)的可能。

1.3 機(jī)組對(duì)中對(duì)振動(dòng)的影響

機(jī)組的對(duì)中找正就是使機(jī)組各轉(zhuǎn)子達(dá)到同一軸心線的調(diào)整過(guò)程，通常要選定轉(zhuǎn)子的軸心線為基準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)中找正，機(jī)組各轉(zhuǎn)子軸心線達(dá)到同軸心，消除不應(yīng)有的附加應(yīng)力，從而保證機(jī)組長(zhǎng)期、穩(wěn)定的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

由于壓縮機(jī)為高轉(zhuǎn)速機(jī)器，在運(yùn)行狀態(tài)下機(jī)組的機(jī)殼、軸承座等部件的溫度也比環(huán)境溫度要高得多，而當(dāng)機(jī)組停止時(shí)，各部件的溫度趨于環(huán)境溫度。由于機(jī)組各部件存在熱脹冷縮現(xiàn)象，在冷態(tài)時(shí)機(jī)組各轉(zhuǎn)子軸心線處于同心線的位置，在熱態(tài)下可能處于不同心的位置。對(duì)機(jī)組冷、熱態(tài)對(duì)中曲線的測(cè)繪有一定的困難。

為做好此項(xiàng)工作，我們請(qǐng)廣西計(jì)量測(cè)試研究所采用先進(jìn)的激光找正儀來(lái)進(jìn)行找正工作。為徹底排除由機(jī)組對(duì)中原因的產(chǎn)生振動(dòng)的可能性，本次檢修對(duì)整體機(jī)進(jìn)行了全面的找正工作。找正結(jié)果符合DEMAG機(jī)組對(duì)中找正的要求，因此可以排除振動(dòng)是由機(jī)組對(duì)中不合格引起的。

1.4 對(duì)在線振動(dòng)檢測(cè)儀表的排查

氯壓機(jī)軸振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了先進(jìn)的在線檢測(cè)儀，其中檢測(cè)振動(dòng)的核心設(shè)備即傳感器為德國(guó)原裝進(jìn)口的申克傳感器。為排除傳感器原因而造成的虛假超差現(xiàn)象，我們拆下儀表，由電儀車間對(duì)檢測(cè)儀表進(jìn)行全面的校準(zhǔn)。結(jié)果證明儀表沒有超出偏差。

1.5 對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的排查

對(duì)工藝操作記錄進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該機(jī)潤(rùn)滑油的更換比較頻繁，最近一次換油在2006年4月份，使用還不到半年時(shí)間，還未到換油時(shí)間，但換出的潤(rùn)滑油顏色偏黑。

將換出的機(jī)油送到化驗(yàn)室進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果可知，由于潤(rùn)滑油變質(zhì)造成潤(rùn)滑不良，使止推瓦和推力盤發(fā)生急劇磨損是軸位稱振動(dòng)超標(biāo)的主要原因。對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行觀察和化驗(yàn)的結(jié)果見表3。

?

為了找出潤(rùn)滑油變質(zhì)的原因，收集了變質(zhì)油中的綠色懸浮物做能譜分析，結(jié)果表明這種綠色懸浮物中氯元素的含量高達(dá)70%~80%。再取合格的潤(rùn)滑油做通氯氣試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)通氯氣10min后，顏色變深，酸值超標(biāo)，帶有刺激性氣味。通過(guò)以上分析化驗(yàn)及對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果可以知道，在氯氣壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，油系統(tǒng)串進(jìn)了氯氣，使?jié)櫥臀章葰舛冑|(zhì)。氯氣的泄漏程度與軸封結(jié)構(gòu)和軸封在工作時(shí)的狀態(tài)有直接關(guān)系。

2 采取的措施及效果

2.1 氯氣泄漏原因分析

原因找到后，我們進(jìn)行下一步分析：壓縮機(jī)兩端軸封的結(jié)構(gòu)是完全相同的，都裝有五道迷宮密封環(huán)和一套填料密封。填料密封在工作時(shí)，外側(cè)通入密封氮?dú)猓⑶铱刂仆鈧?cè)壓力高于內(nèi)側(cè)壓力，形成一個(gè)壓差（設(shè)計(jì)值為686Pa），在壓差作用下，氯氣不能漏到填料密封外側(cè)。另外，壓縮機(jī)兩端還各裝有一套停機(jī)狀態(tài)使用的手動(dòng)停車密封。油封采用的是一道迷宮密封環(huán)。

由軸封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求可以看出,當(dāng)填料密封外側(cè)對(duì)內(nèi)側(cè)的壓差時(shí)Pd＜0時(shí)，就會(huì)發(fā)生氯氣泄漏。另外，氮?dú)夤芫W(wǎng)中混入氯氣，氯氣隨軸封氮?dú)庠竭^(guò)填料密封外側(cè)的兩道迷宮密封環(huán)從軸封處泄漏。

2.2 采取的措施

（1）安裝專用的軸封密封氮?dú)鈱Ｓ霉芫€，同時(shí)向油系統(tǒng)充保護(hù)氣。對(duì)軸封氮?dú)夤苓M(jìn)行改造，采用專用的管線輸送密封氮?dú)猓慌c其它工藝管路相混用，并將其與別的系統(tǒng)有聯(lián)系的地方完全斷開，防止氯氣、氫氣、氨氣等混入氮?dú)庵小?/p>

分別在壓縮機(jī)兩端軸瓦箱、增速箱及油箱上安裝保護(hù)氣接頭，增設(shè)保護(hù)氣充加裝置，不斷向油系統(tǒng)內(nèi)充加干燥氮?dú)饣蚋稍锟諝猓苊庥团c氯氣接觸。

（2）加強(qiáng)填料密封的檢查監(jiān)控。檢修時(shí)嚴(yán)格控制填料密封的密封間隙，保持0.15mm的標(biāo)準(zhǔn)。在檢修施工中認(rèn)真落實(shí)軸密封套和扇形塊的保護(hù)措施，并形成常規(guī)檢查制度。

（3）在主軸兩端軸瓦箱處安裝擋氣環(huán)。由于氯氣較重，它在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力。在壓縮機(jī)主軸兩端的暴露部位靠軸瓦處各安裝一個(gè)擋氣環(huán)。如果氯氣發(fā)生泄漏，由于它受到離心力，不斷向外甩出，通過(guò)擋氣環(huán)的作用，使泄漏的氯氣不能進(jìn)入到軸瓦箱，達(dá)到保護(hù)軸瓦和軸承的目的。

（4）嚴(yán)格工藝操作。通過(guò)工藝分析得知，密封氮?dú)獾膲毫刂茖?duì)密封性能有很大影響，而氯氣能否透過(guò)密封氣的密封作用進(jìn)入軸承座，取決于密封氣與工作氯氣的壓力差，因此控制密封氣與工作氯氣的壓力差是關(guān)鍵。為此，嚴(yán)格工作操作，把密封氣與氯氣的壓力差作為重要監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行控制。

2 結(jié)果

引起氯氣壓縮機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的原因是多方面的，有時(shí)故障可能出現(xiàn)在周邊設(shè)備或工藝條件上，在生產(chǎn)實(shí)踐中，分析故障不能單純從機(jī)器本身出發(fā)，一定要多方面分析，找出真正的原因，才能對(duì)癥下藥。經(jīng)過(guò)本次攻關(guān)，先后實(shí)施了安裝擋氣環(huán)，加強(qiáng)填料密封檢查監(jiān)控，安裝軸封氮?dú)鈱Ｓ霉芫€等三項(xiàng)措施，使軸位移故障大為減少，運(yùn)行效果十分良好。2008年進(jìn)行停車大檢修時(shí)，對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行化驗(yàn)檢查，沒有發(fā)現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象。 隨后又實(shí)施了向油系統(tǒng)充加保護(hù)氣的措施，效果顯著，2009年運(yùn)行至今，未發(fā)生過(guò)類似故障。

經(jīng)過(guò)2年多的使用檢驗(yàn)證實(shí)，為防止軸位移故障的發(fā)生所采取的措施是正確和可靠的，并且投資少，符合生產(chǎn)實(shí)際情況，易于在生產(chǎn)和檢修中實(shí)施及操作和維護(hù)。

［1］ 王國(guó)龍.保證氯氣壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的措施 ［J］.中國(guó)氯堿，2001，（3）：37-39.

［2］ 李建民.新型離心式氯氣壓縮機(jī)應(yīng)用總結(jié)［J］.中國(guó)氯堿， 2002，（7）：34-36.

［3］ 陳彬，劉偉，張國(guó)大.離心式氯氣壓縮機(jī)充抽氣密封系統(tǒng)［J］.氯堿工業(yè)， 2005，（5）：38-39.

［4］ 趙國(guó)華.透平壓縮機(jī)的振動(dòng)原因及消減措施［J］.石油和化工設(shè)備， 2006，（3）：41-42.

［5］ 李仰泉，李俊成.空氣壓縮機(jī)軸振動(dòng)原因診斷及檢修［J］.大氮肥， 2007，（4）：258-260.