酒鋼21000m3/h制氧空壓機軸位移故障分析及解決方法

潘俊花

(甘肅鋼鐵職業技術學院,甘肅 嘉峪關 735100)

酒鋼21000m3/h制氧空壓機軸位移故障分析及解決方法

潘俊花

(甘肅鋼鐵職業技術學院,甘肅 嘉峪關 735100)

文章通過對酒鋼21000m3/h制氧空壓機軸位移檢測系統故障停機的問題分析,著重闡述了軸位移檢測裝置的故障分析和解決方法。

軸位移；傳感器；前置器；故障；安裝調試

1 引 言

酒鋼21000m3/h制氧1#～3#空壓機均采用的是德國阿特拉斯科普克公司制造的GT098L3K1型離心壓縮機。軸位移、軸振動是保證壓縮機組安全、穩定運行的重要儀控參數。本文主要結合21000m3/h制氧1#～3#空壓機發生的四起故障進行分析,對點檢、檢修、維護和安裝調試中應注意的問題和解決的方法進行闡述。

2 軸位移測量原理和轉子的運轉特性

2.1 軸位移測量原理

壓縮機組的軸位移一般采用電渦流傳感器來測量,測量原理是由電渦流傳感器和同其配套的前置器組成一個高頻振蕩器。該振蕩器的振幅(間隔電壓)隨著傳感器探頭與被測物之間距離發生變化(減小)而變化(減小),探頭線圈內的磁通量就會發生變化(增大),因而線圈產生的反電動勢就會發生變化(增大)。所以,該振蕩器的振幅就會衰減。衰減的幅度與傳感器探頭和金屬被測物之間的距離呈正比。

2.2 轉子的運轉特性

轉動設備在運轉時,轉子因本身特性會產生軸向竄動。轉子的竄動只要不超過一定限度,就不會發生動靜部件的碰撞。

3 軸位移故障現象及原因分析

3.1 故障1

2013年2月3日6：08分,動力廠21000m3/h制氧3#空壓機三級軸位移測量值由-0.08 mm跳變至+0.31mm,觸發連鎖條件而跳機連鎖停機。經對空壓機開蓋檢查,探頭安裝緊固、無松動現象后；打竄軸測試,發現零點偏高+0.32mm,又進行一、三級探頭和前置器的交叉試驗后,判斷為三級軸位移前置器故障,更換后正常。

原因分析：該軸位移檢測裝置于2011年12月2日3#空壓機年修期間由德國阿特拉斯廠家提供并更換,運行14個月前置器出現零點飄移的設備故障是導致3#空壓機停機的主要原因。

3.2 故障2

2013年5月21日15:20分,動力廠21000m3/h制氧3#空壓機一、二級軸位移開始出現從-0.02mm波動至-0.1 mm 波動,21:42分跳變至-0.33 mm連鎖停機。經檢查軸位移前置器實際輸出信號從8.56mA至8.95mA波動,觸發連鎖條件而跳機。判斷為軸位移前置器故障,更換后正常。

原因分析：3#空壓機一、二級軸位移前置器損壞導致輸出信號波動超出跳機限值,是造成3#空壓機停機的主要原因。

3.3 故障3

2013年8月7日17：21分,動力廠21000m3/h制氧1#空壓機3-4級缸軸位移從-0.019mm跳變至-0.18mm,持續55秒后,由-0.18mm跳變至-0.34mm連鎖停機。經檢查確認傳感器安裝緊固、無松動現象,打竄軸進行測試,計算機顯示的位移示值分別是-0.06mm和0.16mm,與現場檢測用的百分表示值一致。為保證啟機正常,對3-4級缸軸位移傳感器進行了更換,同時將1-2級缸軸位移前置器與3-4缸軸位移前置器進行了互換,經再次打竄軸測試,計算機顯示的軸位移示值與互換前位移示值一致,分別是-0.06mm和0.16mm。20:40分1#空壓機啟機后運行正常。

原因分析：①通過對更換下來的3-4級缸軸位移傳感器進行校驗、檢查,確認測量傳感器完好,因此排除軸位移傳感器損壞導致跳機的可能性。②根據故障發生時3-4級缸軸振動、軸溫等相關參數正常以及打竄軸測試的情況初步分析,軸位移前置器可能出現瞬間故障,導致位移測量值異常,從而造成1#空壓機停機的可能性較大。

3.4 故障4

2013年9月12日1:53分,動力廠21000m3/h制氧1#空壓機3-4級缸軸位移從-0.001mm跳變至-0.44mm,導致機組連鎖停機。經儀表維護人員檢查確認位移傳感器接線安裝緊固、無松動現象,隨即對3-4級缸軸位移前置變送器進行了更換,3:30分位移前置變送器更換完畢。4:15分1#空壓機重新啟機后運行正常。

原因分析：故障前后,機組所有振動、1-2級缸軸位及其他機組參數均正常。通過對更換下來的1#空壓機3-4級缸軸位移前置變送器進行校驗、檢查,發現其輸出電流值跳變。其電子元器件連續使用時間過長老化損壞是造成此次故障的主要原因。

4 問題分析

4.1 前置器溫度對軸位移檢測裝置的影響

根據上述故障現象及前置器箱的現場安裝環境,經進一步檢查,發現前置器溫度較高。通過現場勘查發現,空壓機軸位移及軸振動前置變送器保護箱均緊貼安裝于空壓機回油箱側方,機組運轉時環境溫度較高且有振動。經紅外測溫槍實際檢測,軸位移前置器夏季運行表面溫度43℃～45℃,其他季節約38℃,雖符合前置器的工作環境溫度要求在-30℃～50℃范圍,但長期在此環境運行會對前置器的電氣特性造成影響,從而縮短前置器電器元件的使用壽命。

4.2 同軸電纜接觸不良對檢測裝置的影響

經對檢測裝置的延長電纜檢查發現,機組內少量潤滑油通過軸位移及軸振動測量探頭延長電纜(同軸電纜)滲透至前置器表面。經測試,該油品絕緣且前置變送器全部采用密封膠封裝。但系統對同軸電纜的安裝有較高的要求,即同軸電纜在安裝時不能存在扭應力,并且安裝前必須用酒精清洗同軸電纜接頭。如果存在接觸不良或有污物存在,就會出現隨機寬帶脈沖干擾,而導致高頻漏電造成示值波動。

4.3 渦流探頭安裝處溫度對檢測裝置的影響

經幾次開蓋檢查,測得渦流探頭引線盒內溫度達到65℃。雖然,幾次故障不是因為該原因所致。但如果溫度過高,將會引起不真實的振動指示并可能引起飄移,這一點極易被儀表維檢人員忽視。出現此問題,極有可能是該處軸封漏汽所致,應引起重視。

4.4 干擾信號對檢測裝置的影響

在幾次檢修中,發現在現場接打手機時,儀表示值有較大的波動。特別是在前置器箱門打開的狀態下,軸位移和軸振動都會產生較大的波動,而前置器箱門關閉的時候,只有軸振動信號有波動。

5 解決措施

(1)為改善前置變送器的運行環境,利用空壓機檢修機會,重新制作前置變送器保護箱,將其移位至距離回油箱約1.5米且高于回油箱的一級導葉檢修平臺上。以減小回油箱溫度和滲油對檢測裝置造成的影響,保證前置器的可靠運行,延緩前置變送器的劣化趨勢,延長使用壽命。

(2)將前置器箱移位到一級導葉檢修平臺后,同軸電纜由低向高的走向不會因機殼少許漏油而出現電纜表面被油浸蝕的現象,但要定期對同軸電纜和機體之間的絕緣性能進行測試,檢查前置器信號線對地絕緣是否良好,同軸電纜有否破皮,接地電阻是否滿足要求。

(3)利用檢修的機會,對軸封采取可靠的隔熱處理,保證渦流探頭安裝處的溫度在65℃以下。并要求現場操作人員定期對軸封進行漏汽檢查,確保軸封良好。儀表維檢人員應定期對該處的溫度進行實時檢測,確保渦流探頭的安裝條件符合技術要求。

(4)對于電磁干擾對軸位移檢測裝置的影響,除了保證前置器箱的密封性能良好和延長電纜及信號電纜屏蔽層的可靠接地以外,要對現場點檢、檢修人員進入現場禁止接打電話和現場操作用電設備進行要求和規范。防止發生因信號干擾問題導致的誤停機事故。

6 結 論

通過2016年發生的3次軸位移停車故障,軸位移檢測裝置的運行環境非常重要,雖然滿足于儀表使用說明書的環境要求,但儀表處于長期運行狀態,高溫、電磁干擾、安裝缺陷等都會給設備的穩定運行帶來較大的設備、安全隱患。因此,在進行軸位移檢測裝置設備點檢、維護、檢修時,上述問題應引起足夠的重視并采取相應的措施,避免在設備運行中出現儀表故障而引發的誤停機事故。

[1]《石油化工儀表自動化培訓教材》編寫組.旋轉機械狀態監測及控制系統[M].北京：中國石化出版社,2010.

[2]盛兆順,尹琦嶺.設備狀態檢測與故障診斷技術及應用[M].北京：化學工業出版社,2003.

10.13939/j.cnki.zgsc.2016.49.081