RIKT90空壓機(jī)組試車時(shí)振動(dòng)超高分析與處理

申健

(中國(guó)空分設(shè)備有限公司，浙江 杭州 310051)

1 機(jī)組概況

大唐呼倫貝爾化肥有限公司28000Nm3/h空分裝置配套空壓機(jī)組為MDT公司生產(chǎn)的RIKT-90機(jī)組，增壓機(jī)組為Atlas公司生產(chǎn)的GT063L2K1/032L2K1機(jī)組，驅(qū)動(dòng)機(jī)為HTC生產(chǎn)的ENKS50/63雙出軸抽汽凝氣式汽輪機(jī)組。汽輪機(jī)組排汽端驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)組，進(jìn)汽端驅(qū)動(dòng)增壓機(jī)組。該機(jī)組在單試空壓機(jī)組時(shí)的升速階段發(fā)生了振動(dòng)超高跳車的情況，經(jīng)重校動(dòng)平衡后問(wèn)題得以解決，具體過(guò)程如下：

圖-1 機(jī)組示意圖

2 試車情況以及相應(yīng)分析

空壓機(jī)組在2011年11月24日進(jìn)行了第一次啟動(dòng)試車，在1050rpm一階暖機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，空壓機(jī)組和汽輪機(jī)組的軸承溫度和振動(dòng)情況均正常，兩個(gè)機(jī)組的振動(dòng)值均為10μm左右，溫度為35度。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升至二階暖機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，兩個(gè)機(jī)組的軸溫均為45度左右，汽輪機(jī)軸振動(dòng)VT1901~VT1904T正常，為10μm左右，而此時(shí)空壓機(jī)組進(jìn)氣側(cè)的軸振動(dòng)VT011052A和VT011052B升高至50μm，明顯偏高，排氣端軸振動(dòng)VT011050A和VT011050B為20μm左右。由于此時(shí)軸承溫度正常，因此決定繼續(xù)升速觀察，在經(jīng)過(guò)20分鐘的暖機(jī)后，機(jī)組繼續(xù)升速，升至2500rpm時(shí)，空壓機(jī)機(jī)組VT011052A和VT011052B振動(dòng)過(guò)高，導(dǎo)致機(jī)組跳車。查詢ITCC振動(dòng)趨勢(shì)后，發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)組進(jìn)汽端振動(dòng)值VT011052A和VT011052B已經(jīng)達(dá)到200μm，超過(guò)量程，而排氣端的振動(dòng)也升至100μm（見圖2，圖3）。同時(shí)汽輪機(jī)的軸振動(dòng)有小幅升高，達(dá)到20μm，兩個(gè)機(jī)組的軸溫均正常，為50度左右，兩機(jī)組的軸位移均在正常范圍內(nèi)。

圖-3 第一次試車時(shí)空壓機(jī)排氣端振動(dòng)趨勢(shì)圖

鑒于空壓機(jī)組的一階臨界轉(zhuǎn)速為2400rpm，因此初步認(rèn)為是機(jī)組過(guò)臨界時(shí)升速率不夠，導(dǎo)致機(jī)組在臨界轉(zhuǎn)速附近發(fā)生了較大的振動(dòng)，因此將過(guò)臨界的升速率由30rps提升至35rps，進(jìn)行第二次啟動(dòng)。但是空壓機(jī)進(jìn)氣端振動(dòng)值仍在轉(zhuǎn)速達(dá)到2500rpm時(shí)超高，機(jī)組跳車。ITCC顯示的振動(dòng)趨勢(shì)情況與第一次相同。

由于汽輪機(jī)側(cè)的振動(dòng)一直很平穩(wěn)，試車前所做的最終對(duì)中數(shù)據(jù)也完全符合廠家的技術(shù)要求，而且與驅(qū)動(dòng)端相連的空壓機(jī)排氣端振動(dòng)明顯小于進(jìn)氣端，因此初步排除了機(jī)組對(duì)中不良引起的高振動(dòng)。同時(shí)經(jīng)過(guò)仔細(xì)查詢發(fā)現(xiàn)，空壓機(jī)組進(jìn)氣端的振動(dòng)值明顯隨轉(zhuǎn)速的上升而上升，是比較典型的轉(zhuǎn)子存在問(wèn)題的表象，因此初步判定為轉(zhuǎn)子存在偏心、彎曲或轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡的問(wèn)題。

雖然初步判定為轉(zhuǎn)子原因?qū)е碌母哒駝?dòng)，但是按照MDT總部的指示，現(xiàn)場(chǎng)先對(duì)機(jī)組的軸承進(jìn)行了全面的檢查，檢查未發(fā)現(xiàn)機(jī)組軸承有損傷，軸承緊力也符合MDT的技術(shù)要求。根據(jù)MDT的要求，現(xiàn)場(chǎng)在軸承檢查后又于11月29日進(jìn)行了一次啟動(dòng)，在機(jī)組轉(zhuǎn)速2500rpm時(shí)，空壓機(jī)組進(jìn)氣端振動(dòng)超高跳車，情況與前兩次相同，因此MDT決定重新對(duì)空壓機(jī)轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡。

3 重做動(dòng)平衡過(guò)程

轉(zhuǎn)子首先運(yùn)回MDT常州工廠進(jìn)行了全面的檢查。機(jī)械跳動(dòng)和電子跳動(dòng)的測(cè)量值均在API標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍之內(nèi)，但是在選擇做動(dòng)平衡廠家的時(shí)候卻經(jīng)歷了很多波折。由于動(dòng)平衡的軸振與瓦振存在著比例關(guān)系，而且國(guó)內(nèi)設(shè)備出廠前均進(jìn)行機(jī)械試車，因此國(guó)內(nèi)廠家高速動(dòng)平衡試驗(yàn)時(shí)只監(jiān)測(cè)瓦振，軸振在機(jī)械試車時(shí)進(jìn)行考查。但是按照MDT廠家的標(biāo)準(zhǔn)要求，轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)時(shí)必須使用工作軸承，同時(shí)監(jiān)測(cè)瓦振和軸振兩個(gè)指標(biāo)，因此如果在國(guó)內(nèi)做動(dòng)平衡的話需要對(duì)動(dòng)平衡機(jī)進(jìn)行改動(dòng)，同時(shí)又因?yàn)閯?dòng)平衡機(jī)擺架不配套以及懸臂轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡風(fēng)險(xiǎn)偏大等問(wèn)題，數(shù)個(gè)廠家拒絕為轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡。后來(lái)經(jīng)過(guò)多番的詳細(xì)技術(shù)溝通和協(xié)調(diào)，最終沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠同意在MDT動(dòng)平衡專家的指導(dǎo)下為轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡。

初始的幾次動(dòng)平衡結(jié)果很不理想，MDT專家按照外方常規(guī)的影響系數(shù)法配重了多次仍然無(wú)法達(dá)到滿意的結(jié)果，瓦振均在30mm/s以上，軸振均在70μm以上，遠(yuǎn)大于MDT公司1.1mm/s和19.1μm的技術(shù)要求。MDT專家再次詳細(xì)審查轉(zhuǎn)子的跳動(dòng)值檢查報(bào)告后，發(fā)現(xiàn)雖然各點(diǎn)的跳動(dòng)值數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，但是1級(jí)葉輪懸臂處的跳動(dòng)值高點(diǎn)位置與出廠時(shí)相比發(fā)生了180度的變化，轉(zhuǎn)子1級(jí)葉輪懸臂處相對(duì)于出廠時(shí)的狀態(tài)有了40μm的輕微變形。經(jīng)過(guò)計(jì)算，在1級(jí)葉輪懸臂處產(chǎn)生了大于20000g.mm的不平衡量，而按照ISO1940殘余不平衡量的標(biāo)準(zhǔn)，該型轉(zhuǎn)子允許的最大不平量為10500g.mm，過(guò)大的不平衡量為試車時(shí)振動(dòng)超高的主要原因。在找到原因后，MDT專家更改了配重的計(jì)算思路，經(jīng)過(guò)數(shù)次試驗(yàn)，動(dòng)平衡的最終結(jié)果瓦振最高為0.82mm/s，軸振最高5μm，均遠(yuǎn)好于MDT公司的技術(shù)要求。

表-1 高速動(dòng)平衡最終結(jié)果及MDT技術(shù)要求

動(dòng)平衡結(jié)束后，又重新對(duì)轉(zhuǎn)子的跳動(dòng)值進(jìn)行了檢查，機(jī)械跳動(dòng)檢查完全在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，但是電子跳動(dòng)檢查時(shí)，驅(qū)動(dòng)端的跳動(dòng)值為68μm，稍高于標(biāo)準(zhǔn)要求的64μm。但是經(jīng)MDT專家確認(rèn)，電子跳動(dòng)小于80μm都可以接受。

4 重新動(dòng)平衡后試車情況

轉(zhuǎn)子運(yùn)回現(xiàn)場(chǎng)后，最終用戶立即組織了空壓機(jī)組的回裝工作，并于2月16日再次進(jìn)行試車，試車過(guò)程中，空壓機(jī)的振動(dòng)以及軸溫指標(biāo)良好，在過(guò)臨界時(shí)的最高值VT011052B僅為43.9μm，額定轉(zhuǎn)速下最大值僅有18.8μm。

在試車過(guò)程時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)還請(qǐng)到了東南大學(xué)的振動(dòng)分析專家，用儀器對(duì)空壓機(jī)組進(jìn)行了振動(dòng)監(jiān)測(cè)，分析顯示空壓機(jī)進(jìn)氣端VT011052A和VT011052B振動(dòng)值在動(dòng)平衡上的振動(dòng)分量在過(guò)臨界時(shí)最大為40.2μm，額定轉(zhuǎn)速下為6.6μm，轉(zhuǎn)子不對(duì)中的分量最大值分別為3.5μm和2.9μm。

結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)子在現(xiàn)場(chǎng)保存期間，尤其是長(zhǎng)期保存，應(yīng)該將轉(zhuǎn)子垂直放置，防止轉(zhuǎn)子彎曲。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)安裝轉(zhuǎn)子前應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子的跳動(dòng)值進(jìn)行全面、細(xì)致的檢查，包過(guò)跳動(dòng)值高點(diǎn)的角度，保證轉(zhuǎn)子安裝時(shí)處于完好狀態(tài)。

表-2 臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)情況

表-3 額定轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)情況

[1]石油、化學(xué)和氣體工業(yè)用軸流、離心壓縮機(jī)及膨脹機(jī)-壓縮機(jī) AP1 617標(biāo)準(zhǔn) [Z].第7版，2002.

[2]石油、化學(xué)和氣體工業(yè)用軸流、離心壓縮機(jī)及膨脹機(jī)-壓縮機(jī) AP1 684標(biāo)準(zhǔn)[Z].1996.