氧化氮壓縮機(jī)振動(dòng)原因分析與處理

李延民

（河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司機(jī)械動(dòng)力部，河南平頂山 467013）

氧化氮壓縮機(jī)振動(dòng)原因分析與處理

李延民

（河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司機(jī)械動(dòng)力部，河南平頂山 467013）

從設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行角度出發(fā)，對(duì)硝酸氧化氮壓縮機(jī)設(shè)備軸振動(dòng)原因進(jìn)行分析判斷，消除設(shè)備運(yùn)行隱患，保證機(jī)組較長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

氧化氮壓縮機(jī)；軸振動(dòng)；分析判斷與處理

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.12

0 前言

氧化氮壓縮機(jī)是河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司硝酸裝置四合一機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備，運(yùn)行狀況好壞直接決定由汽輪機(jī)、氧化氮壓縮機(jī)、變速機(jī)、軸流空氣壓縮機(jī)、尾氣透平膨脹機(jī)組成四合一機(jī)組的運(yùn)行、工作效率和工作質(zhì)量，進(jìn)而影響硝酸產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，關(guān)系到硝酸裝置生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)后續(xù)己二酸生產(chǎn)也會(huì)產(chǎn)生較大影響。

1 工藝概述

汽輪機(jī)提供原動(dòng)力，帶動(dòng)軸流空氣壓縮機(jī)，空氣與氨反應(yīng)生成氮氧化物氣體，經(jīng)過(guò)低壓反應(yīng)冷凝器，溫度降低生成一定量的稀硝酸。稀硝酸與氮氧化物氣體混合物進(jìn)入氧化氮分離器進(jìn)行分離，稀硝酸分離下來(lái)。未參加反應(yīng)的多余的氧化氮?dú)怏w，進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)加壓，提高吸收壓力，加壓后的氣體進(jìn)入硝酸吸收塔加水吸收，生成65%的硝酸。經(jīng)過(guò)吸收塔剩余尾氣加熱，由尾氣透平膨脹做功和汽輪機(jī)共同驅(qū)動(dòng)空氣軸流壓縮機(jī)和氧化氮壓縮機(jī)，做功完成硝酸的生產(chǎn)。其中，氧化氮壓縮機(jī)是離心式壓縮機(jī)，共有4級(jí)，由葉輪、主軸、迷宮式密封、平衡鼓和軸承組成，轉(zhuǎn)速是10 060 r/min，軸承是滑動(dòng)軸承。

2 壓縮機(jī)存在問(wèn)題

2.1 絲網(wǎng)破損引起氧化氮壓縮機(jī)振動(dòng)高

（1）故障現(xiàn)象。氧化氮壓縮機(jī)2010年9月安裝完畢，投入運(yùn)行時(shí)入口端軸振動(dòng)值均＜10 μm，出口端軸振動(dòng)值在10～18 μm，運(yùn)行狀況良好。2011年11月10日，軸承振動(dòng)逐步升高，由10 μm爬升到72 μm（原設(shè)置是75 μm報(bào)警，80 μm停車(chē)），且一直緩慢爬升。對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，并在2011年12月21日開(kāi)蓋檢查后發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)一級(jí)葉輪入口葉片上有破碎的絲網(wǎng)，已占據(jù)葉輪入口30%空間（圖1）。打開(kāi)氧化氮分離器檢查，發(fā)現(xiàn)分離器破損嚴(yán)重（圖2）。

圖1 壓縮機(jī)一級(jí)葉輪入口葉片

圖2 分離器破損狀況

（2）原因分析。生產(chǎn)10萬(wàn)t稀硝酸裝置使用的是雙加壓法生產(chǎn)，氮氧化物壓縮機(jī)入口必須有氧化氮分離器分離掉已產(chǎn)生的硝酸，才能保證進(jìn)壓縮機(jī)的氣體全部是氮氧化物氣體。由于該氧化氮分離器是機(jī)械式分離器，下部為帶鉤型高效分離器，上部為加圓餅狀分離器，分離效果差。加之過(guò)流直徑僅有800 mm，較小的截面與較快的流速極易造成絲網(wǎng)撕破。并且稀硝酸腐蝕性強(qiáng)，使絲網(wǎng)分離器上的絲網(wǎng)柔韌性變差，造成絲網(wǎng)撕爛、破損，絲網(wǎng)碎屑進(jìn)入并附著在壓縮機(jī)一級(jí)葉輪入口，高速轉(zhuǎn)子由于沾有異物，振動(dòng)遂逐步上升。排除方法：做壓縮機(jī)高速動(dòng)平衡，無(wú)異?，F(xiàn)象，裝機(jī)開(kāi)車(chē)后恢復(fù)正常。為保證氧化氮壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，將原分離器改為高效耐腐蝕纖維分離器，2014年10月安裝后運(yùn)行至今，運(yùn)行效果理想。

2.2 轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)問(wèn)題

（1）故障現(xiàn)象。2015年12月8日定期更換鉑網(wǎng)后開(kāi)車(chē)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速在2000 r/min時(shí)，進(jìn)口軸承振動(dòng)10 μm、出口軸承振動(dòng)12 μm（屬正常范圍）；4200 r/min時(shí)，入口軸承振動(dòng)升到57 μm，出口軸承升到45 μm；6100 r/min時(shí)，入口軸承升到75 μm，出口軸承升到68 μm；7600 r/min時(shí)，設(shè)備跳車(chē)停機(jī)。后經(jīng)9次開(kāi)車(chē)，均出現(xiàn)此現(xiàn)象，無(wú)法正常開(kāi)車(chē)。經(jīng)S8000振動(dòng)圖譜分析，對(duì)停車(chē)前、后軸承上2個(gè)測(cè)點(diǎn)的波形頻譜圖對(duì)比，結(jié)論：①轉(zhuǎn)子不平衡。②壓縮機(jī)出口端軸瓦磨損量大。③壓縮機(jī)存在氣隙偏心。④壓縮機(jī)與變速機(jī)不對(duì)中，波及到壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子等，對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生影響。

（2）原因分析。經(jīng)開(kāi)蓋檢查，發(fā)現(xiàn)軸瓦間隙為0.33 mm，較上次安裝時(shí)大0.06 mm；油封間隙0.11 mm，比上次安裝時(shí)大0.02 mm，且有明顯的磨損變形痕跡（圖3）。檢查轉(zhuǎn)子發(fā)現(xiàn)平衡鼓上有明顯的磨損，中間迷宮式密封磨損嚴(yán)重（圖4）。

圖3 磨損變形痕跡

圖4 中間迷宮式密封磨損情況

（3）排除故障。①拆裝轉(zhuǎn)子，更換平衡鼓破損密封片，做轉(zhuǎn)子探傷處理等。做高速動(dòng)平衡，轉(zhuǎn)子入口側(cè)不平衡量由50 mm/s降為4.9 mm/s，出口由20 mm/s降為10.7 mm/s，恢復(fù)正常。②轉(zhuǎn)子回裝，重新對(duì)中，上下偏差0.02 mm，左右偏差0.01 mm，軸向偏差0.01 mm，符合要求。開(kāi)車(chē)運(yùn)行，壓縮機(jī)入口振動(dòng)9 μm，出口振動(dòng)12 μm，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。

TQ051

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〔編輯 王永洲〕