SVK 40-3S型離心式壓縮機(jī)振動大故障分析與處理

楊兆亮

（濟(jì)南鮑德氣體有限公司，山東濟(jì)南250101）

SVK 40-3S型離心式壓縮機(jī)振動大故障分析與處理

楊兆亮

（濟(jì)南鮑德氣體有限公司，山東濟(jì)南250101）

針對SVK40-3S型離心式壓縮機(jī)開車過程中，一二級轉(zhuǎn)子振動大造成壓縮機(jī)聯(lián)鎖停車故障，經(jīng)原因分析查找，發(fā)現(xiàn)低速轉(zhuǎn)子推力盤松動導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生軸向竄動是造成一二級葉輪損壞的主要原因。通過對大齒輪推力面進(jìn)行修磨后重新裝配各級推力盤的方法，成功解決了轉(zhuǎn)子振動大故障，取得了良好的檢修效果。

離心壓縮機(jī)；轉(zhuǎn)子；振動；分析；推力盤

1 前言

濟(jì)南鮑德氣體有限公司現(xiàn)有多臺SVK系列離心式壓縮機(jī)，肩負(fù)著空氣、氮?dú)鈮嚎s供應(yīng)任務(wù)。2012年11月，SVK40-3S型離心式空壓機(jī)在開機(jī)啟動過程中，因一二級轉(zhuǎn)子振動大聯(lián)鎖保護(hù)動作停車。經(jīng)過細(xì)致分析查找出了故障發(fā)生的原因，并制定了相應(yīng)的檢維修方案，檢修后該空壓機(jī)一直安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2 設(shè)備基本情況

SVK40-3S型離心式空壓機(jī)由沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造。壓縮機(jī)本體安裝在油箱上，中間氣體冷卻器及電機(jī)單獨(dú)布置。三級壓縮，主動齒輪軸帶動兩個(gè)從動齒輪軸作增速運(yùn)轉(zhuǎn)，兩個(gè)級間冷卻器布置在箱體兩側(cè)，本機(jī)組采用恒壓控制方式。該壓縮機(jī)設(shè)計(jì)流量為30000 m3/h、進(jìn)口壓力為0.1 MPa、出口壓力為1.0 MPa、一二級轉(zhuǎn)速為15294 r/min、三級轉(zhuǎn)速為20228 r/min。圖1為SVK40-3S型離心式壓縮機(jī)總剖圖。

3 故障及原因分析

3.1 故障現(xiàn)象

2012年11月3日，操作人員在啟動SVK40-3S空壓機(jī)過程中，機(jī)組因一二級轉(zhuǎn)子振動大保護(hù)控制聯(lián)鎖停機(jī)。同時(shí)，現(xiàn)場操作人員聽到啟動過程中，機(jī)組發(fā)出金屬摩擦聲。從設(shè)備運(yùn)行故障報(bào)警信息看，空壓機(jī)停機(jī)時(shí)一、二級軸振動位移值分別為95滋m、105滋m，而一二級軸振動位移保護(hù)聯(lián)鎖停車值為78.7滋m，故該設(shè)備在一二級振動位移測量值大于保護(hù)控制聯(lián)鎖值時(shí)發(fā)生停機(jī)故障。

3.2 原因分析

根據(jù)設(shè)備故障現(xiàn)象，工程技術(shù)人員初步分析空壓機(jī)一二級軸位移振動大故障停機(jī)的原因可能是壓縮機(jī)一二級軸瓦或轉(zhuǎn)子有異常，所以決定對該機(jī)組進(jìn)行解體檢查。

首先，檢修人員打開空壓機(jī)增速箱，檢查各級軸瓦使用情況，發(fā)現(xiàn)一二級瓦塊磨損嚴(yán)重，部分瓦塊巴氏合金已經(jīng)脫落，其余軸瓦并未發(fā)現(xiàn)異常；其次，對各級進(jìn)氣管道及蝸殼端板進(jìn)行拆卸，檢查各級葉輪運(yùn)行情況。發(fā)現(xiàn)一二級葉輪葉片邊緣卷邊損壞，這是導(dǎo)致一二級轉(zhuǎn)子振動大的直接原因。

圖1 SVK40-3S型離心式壓縮機(jī)總剖圖

然而，導(dǎo)致葉輪葉片邊緣損壞的可能原因，經(jīng)研究分析有以下三方面：

（1）管道內(nèi)有異物進(jìn)入，造成一二級葉輪與型環(huán)摩擦。

（2）頻繁開停車影響。機(jī)組頻繁開停車會使轉(zhuǎn)子平衡被破壞，停車時(shí)會把積在轉(zhuǎn)子上的塵土或其他氧化物不均衡地脫落，破壞了轉(zhuǎn)子的平衡。在開停機(jī)瞬間有很大的轉(zhuǎn)矩對齒輪軸瓦及密封沖擊磨損很大，雖然密封與軸配合在合格范圍內(nèi)，但會產(chǎn)生磨損很大的軸位移，總會對密封與軸的某一點(diǎn)產(chǎn)生磨損破壞，使密封或軸的表面光滑度下降，從而使振動加大，以至損壞設(shè)備。

（3）設(shè)備長期運(yùn)行，葉輪自身疲勞損傷。

經(jīng)過對設(shè)備現(xiàn)場及增速箱進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)一二級轉(zhuǎn)子、三級轉(zhuǎn)子推力盤間隙測量值已嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)值，使得運(yùn)轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子軸向竄動，導(dǎo)致葉輪損壞。故可推斷葉輪損壞的主要原因，就是轉(zhuǎn)子推力盤失效，并非管道內(nèi)有異物及葉輪自身疲勞造成葉輪損壞。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子局部示意圖見圖2，推力間隙實(shí)測值見表1。

圖2 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子局部示意圖

表1 各級推力間隙值

4 故障處理

經(jīng)與廠家技術(shù)人員溝通，并根據(jù)送修零部件檢測結(jié)果決定對一、二級葉輪葉片邊緣卷邊部分打磨修整后繼續(xù)使用，并補(bǔ)制一二級齒輪軸、各級軸瓦，對大齒輪齒面及推力面進(jìn)行修磨后重新裝配推力盤，然后對一二級轉(zhuǎn)子，三級轉(zhuǎn)子做低速動平衡。

設(shè)備生產(chǎn)廠家將增補(bǔ)維修的零部件加工完畢后，派技術(shù)人員對機(jī)組回裝進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。

首先，對箱體各級軸承區(qū)內(nèi)孔徑進(jìn)行測量，去除軸承區(qū)高點(diǎn)，同時(shí)對各級軸承座及瓦背進(jìn)行裝配研磨。用安替克清洗大齒輪并安裝后，測量大齒輪兩端等高。

其次，裝配一二級、三級轉(zhuǎn)子后，分別對一二級、三級齒面接觸情況進(jìn)行檢查，采用墊紙法來調(diào)整齒面接觸，同時(shí)測量各級推力盤間隙值。

第三，用標(biāo)準(zhǔn)量塊對大齒輪與一二級齒輪軸的中心距進(jìn)行測量。在調(diào)整軸中心距的同時(shí)將齒面接觸情況考慮在內(nèi)，經(jīng)過多次嘗試在一二級軸瓦處采用墊紙法調(diào)整軸中心距及齒面接觸，最后在保證軸中心距差0.01 mm范圍內(nèi)及齒面接觸面積>85%的條件下，對一二級軸承區(qū)下瓦進(jìn)行修磨。

第四，采用打表法測量各級齒輪嚙合間隙后，安裝各級型環(huán)。用抬軸法測量軸瓦徑向間隙值及緊力值。

第五，對機(jī)組潤滑油系統(tǒng)進(jìn)行清洗檢查后更換潤滑油，重新復(fù)核電機(jī)與增速箱的中心對中情況，結(jié)果表明對中情況良好。

開機(jī)試車，空壓機(jī)正常加載后，機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，排氣量、排氣壓力均未受一二級葉輪葉片磨損而減少，詳見表2檢修前后壓縮機(jī)性能對比。

表2 SVK40-3S離心空壓機(jī)檢修前后運(yùn)行參數(shù)對比表

根據(jù)檢修前后運(yùn)行數(shù)據(jù)比較可以看出，一二級葉輪邊緣損壞未對機(jī)組性能產(chǎn)生很大的影響，排氣量、排氣壓力均符合設(shè)計(jì)要求。

5 總結(jié)

通過此次對SVK40-3S型離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子振動大的故障檢修，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子推力盤間隙變大引起的推力盤失效對設(shè)備本身損壞的嚴(yán)重性，促使我們在今后的檢修作業(yè)中對推力盤間隙的關(guān)注。與此同時(shí)，我們還利用此次檢修機(jī)會對該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、軸瓦、齒輪及齒輪箱進(jìn)行了全面的檢查與維修，嘗試了對損壞的壓縮機(jī)葉輪葉片進(jìn)行修整后再利用的檢修方法，掌握了此類故障處理的方法和步驟，積累了大量的現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)。目前通過對該空壓機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)分析來看，設(shè)備使用性能沒有明顯變化，能夠滿足工藝生產(chǎn)要求。

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5 結(jié)語

馬鋼第二煉鐵總廠3#高爐干式TRT的運(yùn)行實(shí)踐證明，通過對BDC技術(shù)的改進(jìn)，并且提高TRT入口的煤氣溫度，可以有效地防止透平機(jī)轉(zhuǎn)子積灰結(jié)垢機(jī)會，保證TRT機(jī)組的設(shè)備可開動率，提升TRT資源綜合利用水平。

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收稿日期：2013－08－15

作者簡介：吳奕明（1963－），男，1990年畢業(yè)于華東冶金學(xué)院機(jī)械專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事設(shè)備管理工作。

Analysis and Treatment of Vibration Problem of the SVK 40-3S Centrifugal Compressor

YANG Zhaoliang
(JinanBaodeGasCo.,Ltd.,Jinan,Shandong250101,China)

Big vibration in the primary and secondary rotors led to compressor interlocking shutdown during operation of the SVK40-3S centrifugal compressor.It was found through analysis that the main cause of damage in the primary and secondary impellers was the axial float of rotor during operation caused by looseness of thrust discs of low-speed rotors.The vibration problem was successfully solved by reassembling all thrust discs after grinding the thrust surface of big gears,which achieved good repair effect.

centrifugal compressor;rotor;vibration;analysis;thrust disc

TH 45

B

1006-6764(2014)02-0028-03

2013－11－05

楊兆亮（1987－），男，2010年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事設(shè)備管理工作。