氧化空壓機葉輪缺口的應急處理

黃多志（中海石油煉化有限責任公司，廣東 惠州 516086）

氧化空壓機葉輪缺口的應急處理

黃多志（中海石油煉化有限責任公司，廣東 惠州 516086）

氧化空壓機是大中型化工廠的重要設備，轉子動不平衡是旋轉機械中較常見的故障，但葉輪出現缺口問題在日常檢維修中比較罕見。本文針對氧化壓縮機的葉輪出現損傷的情況進行轉子現場動平衡，為離心式壓縮機類似問題提供一種應急檢修參考。

氧化空壓機；葉輪缺口；在線動平衡；應急處理

0　引言

惠州某化工廠苯酚丙酮裝置的氧化空壓機是一臺三級空氣壓縮機，帶二個內置級間冷卻器、內置油冷器和主驅動電機，為公用工程裝置的主要設備，生產廠家為COOPER COMPRESSION，型號：TAE-100A/30，系列號：P-13718，主要技術參數如下：

Compressor Rating：

I t e m o r D e s i g n C o n d i t i o n項目U n i t s單位V a l u e值G a s氣體A i r空氣B a r o m e t r i c P r e s s u r e大氣壓力k P a（A）1 0 1 . 3 R e l a t i v e H u m i d i t y相對濕度% 8 6 I n l e t P r e s s u r e入口壓力k P a（A）1 0 0 . 3 I n l e t T e m p e r a t u r e s 入口溫度＊F i r s t S t a g e 第一級＊S e c o n d S t a g e第二級＊T h i r d S t a g e第三級3 5 4 7 4 9 D i s c h a r g e F l o w排放流量N m3/ H r 2 4，6 0 0 D i s c h a r g e P r e s s u r e排放壓力k P a（A）7 5 9 . 0 C o o l a n t （W a t e r） T e m p e r a t u r e冷卻劑（水）溫度℃3 3 I n l e t S p e e d輸入轉速R P M 2 9 7 0℃℃℃

主驅動電機制造商為TECO Westinghouse，額定功率3500HP，額定電流174Ampas，電壓10000V，頻率50Hz。

1　檢修原因

2012年8月18日下午18：30，氧化空壓機突然跳車，故障顯示為第三級振動超標，振動值達到36um；壓縮機第三級轉子的報警設定值為29um，跳車設定值為36um。

氧化空壓機是苯酚丙酮裝置氧化工段的關鍵設備，一旦停車將導致裝置無法正常運行。

2　檢修記錄

跳車前幾個月來的監測數據顯示，其第三級的振動均很穩定在12um，油溫、油壓等一直都正常。

振動值變大原因分析有：①轉子內進入異物；②儀表探頭誤報；③葉片結垢嚴重；④轉子彎曲；⑤葉輪破損；⑥轉子連接件松動；⑦機組對中破壞；⑧管線附加應力作用。

盤車正常后重啟，第三級顯示振動42um并很快下降至38um，約二十多秒后又跳車。

儀表專業將第一級和第三級振動探頭互換，重啟仍然跳車，基本排除儀表探頭問題。

設備專業于19日20：20開始拆第三級入口管短管，發現第三級葉輪的入口處葉片小徑有1個指甲大小的缺口，繼續拆卸第三級入口壓蓋，又發現葉片大徑上也有一較小缺口（兩有缺口葉片在約150°的相對位置上）；檢查1、2級轉子，發現第2級轉子有2葉片微變形。

3　原因分析

壓縮機葉輪出現2個缺口，可能原因有：1.材質不合格，強度不夠；2.工作條件不良（強度下降）；3.負荷過大，強度下降；4，落入夾雜物；5.存積夾雜物；6.應力腐蝕和化學腐蝕密封系統工作不良。

檢查后發現壓縮機的進口管和級間彎頭腐蝕嚴重，判斷是運行時銹塊脫落進入高速旋轉的葉輪，產生的巨大沖擊導致葉片損壞；并且在第二級葉輪也發現有2處微小撞擊變形。

聯系壓縮機廠家COOPER售后，其提供2套檢修方案：

（1）現采購1套第3級新轉子，供貨期3個月；可提供1臺新壓縮機臨時安裝來保證生產裝置的運行（考慮安裝配管等也需要1個半月時間，工期太長被否決）；

（2）立即派人來現場進行應急處理，方案是葉輪現場動平衡，能維持現有的設備運行，但如有風險需自負。

最終確認采取葉輪現場動平衡的應急處理檢修方案。

4　現場動平衡1

8月22日開始檢查，首先清潔三級葉輪，再對葉輪做著色探傷檢測，無明顯異常。

更換葉輪鎖緊螺母，在螺母相隔180°位置分3次安裝動平衡頂絲，做動平衡試驗3次，發現各振動值的變化幅度相差不大。

分析原因是廠家帶來的動平衡螺母配重螺釘太小，還需加大配重量。

5　現場動平衡2

8月23日，重新加工動平衡螺母，螺母直徑加大，配重螺釘直徑由3mm改為5mm。再進行反復測試4次，通過FFT頻譜分析儀對結果進行軟件計算分析，最后確定應加配重重量9.2g。

8月24日，去除原裝配重塊3.9g，在動平衡螺母上添加三枚配重螺釘（2.1g+1.6g+1.6g=5.3g）。試車，第一、二、三級振動值分別為14、14、18 um，加載后為14、14、19um。下午再將動平衡上第一個配重螺釘移到第四個位置（順時針方向），試車第一、二、三級振動值為14、14、10um，加載后為14、14、12um。20多分鐘后將三個配重螺釘依次拆下涂螺紋鎖固劑并回裝鎖緊。一個小時后再開車各振動值不變，持續半小時后停車。

28日氧化空壓機投用試車，第一、二、三級振動值為13、13、24um，隨后第三級振動逐漸加大到27um。29日下午在原來第三個配重螺釘相鄰位置另加一枚1.6g的配重螺釘，試車第一、二、三級振動值為14、14、19um，加載后分別為14、14、21um，隨后第三級振動基本在21～22um間。

30日臨時停車，再在原來第四個配重螺釘相鄰位置另加一0.95g的配重螺釘，試車第一、二、三級振動值為6、13、18um加載后為7、16、21um，隨后運行監控中第三級振動維持在20～21um間。

運行直至2013年3月第3級新轉子檢修更換；完全達到了預期要求。

6　改進措施

（1）考慮葉輪損壞面的擴散，抓緊訂購第3級轉子，到貨后及時更換；第1、2級轉子也需采購，更換后發回原廠修復備用；

（2）氧化壓縮機的入口段碳鋼管全部改為304不銹鋼，入口空氣過濾器加大換新；

（3）氧化壓縮機各級間彎管內部噴丸除銹，并做滲氮熱處理。

［1］COOPER COMPRESSION. TAE-100A/30空壓機操作手冊［M］.

［2］王福利，田吉新，戴有恒.壓縮機組.石油化工廠設備檢修手冊［M］.中國石化出版社，2007.