氧化氮壓縮機振動原因分析與處理

李延民

（河南神馬尼龍化工有限責任公司機械動力部，河南平頂山 467013）

氧化氮壓縮機振動原因分析與處理

李延民

（河南神馬尼龍化工有限責任公司機械動力部，河南平頂山 467013）

從設備安全穩定運行角度出發，對硝酸氧化氮壓縮機設備軸振動原因進行分析判斷，消除設備運行隱患，保證機組較長周期穩定運行。

氧化氮壓縮機；軸振動；分析判斷與處理

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.12

0 前言

氧化氮壓縮機是河南神馬尼龍化工有限責任公司硝酸裝置四合一機組的關鍵設備，運行狀況好壞直接決定由汽輪機、氧化氮壓縮機、變速機、軸流空氣壓縮機、尾氣透平膨脹機組成四合一機組的運行、工作效率和工作質量，進而影響硝酸產品的質量和產量，關系到硝酸裝置生產的安全與穩定運行，對后續己二酸生產也會產生較大影響。

1 工藝概述

汽輪機提供原動力，帶動軸流空氣壓縮機，空氣與氨反應生成氮氧化物氣體，經過低壓反應冷凝器，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入氧化氮分離器進行分離，稀硝酸分離下來。未參加反應的多余的氧化氮氣體，進入壓縮機內加壓，提高吸收壓力，加壓后的氣體進入硝酸吸收塔加水吸收，生成65%的硝酸。經過吸收塔剩余尾氣加熱，由尾氣透平膨脹做功和汽輪機共同驅動空氣軸流壓縮機和氧化氮壓縮機，做功完成硝酸的生產。其中，氧化氮壓縮機是離心式壓縮機，共有4級，由葉輪、主軸、迷宮式密封、平衡鼓和軸承組成，轉速是10 060 r/min，軸承是滑動軸承。

2 壓縮機存在問題

2.1 絲網破損引起氧化氮壓縮機振動高

（1）故障現象。氧化氮壓縮機2010年9月安裝完畢，投入運行時入口端軸振動值均＜10 μm，出口端軸振動值在10～18 μm，運行狀況良好。2011年11月10日，軸承振動逐步升高，由10 μm爬升到72 μm（原設置是75 μm報警，80 μm停車），且一直緩慢爬升。對故障現象進行分析，并在2011年12月21日開蓋檢查后發現，壓縮機一級葉輪入口葉片上有破碎的絲網，已占據葉輪入口30%空間（圖1）。打開氧化氮分離器檢查，發現分離器破損嚴重（圖2）。

圖1 壓縮機一級葉輪入口葉片

圖2 分離器破損狀況

（2）原因分析。生產10萬t稀硝酸裝置使用的是雙加壓法生產，氮氧化物壓縮機入口必須有氧化氮分離器分離掉已產生的硝酸，才能保證進壓縮機的氣體全部是氮氧化物氣體。由于該氧化氮分離器是機械式分離器，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。加之過流直徑僅有800 mm，較小的截面與較快的流速極易造成絲網撕破。并且稀硝酸腐蝕性強，使絲網分離器上的絲網柔韌性變差，造成絲網撕爛、破損，絲網碎屑進入并附著在壓縮機一級葉輪入口，高速轉子由于沾有異物，振動遂逐步上升。排除方法：做壓縮機高速動平衡，無異常現象，裝機開車后恢復正常。為保證氧化氮壓縮機穩定運行，將原分離器改為高效耐腐蝕纖維分離器，2014年10月安裝后運行至今，運行效果理想。

2.2 轉子不平衡引起的振動問題

（1）故障現象。2015年12月8日定期更換鉑網后開車，壓縮機轉速在2000 r/min時，進口軸承振動10 μm、出口軸承振動12 μm（屬正常范圍）；4200 r/min時，入口軸承振動升到57 μm，出口軸承升到45 μm；6100 r/min時，入口軸承升到75 μm，出口軸承升到68 μm；7600 r/min時，設備跳車停機。后經9次開車，均出現此現象，無法正常開車。經S8000振動圖譜分析，對停車前、后軸承上2個測點的波形頻譜圖對比，結論：①轉子不平衡。②壓縮機出口端軸瓦磨損量大。③壓縮機存在氣隙偏心。④壓縮機與變速機不對中，波及到壓縮機轉子等，對振動產生影響。

（2）原因分析。經開蓋檢查，發現軸瓦間隙為0.33 mm，較上次安裝時大0.06 mm；油封間隙0.11 mm，比上次安裝時大0.02 mm，且有明顯的磨損變形痕跡（圖3）。檢查轉子發現平衡鼓上有明顯的磨損，中間迷宮式密封磨損嚴重（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拆裝轉子，更換平衡鼓破損密封片，做轉子探傷處理等。做高速動平衡，轉子入口側不平衡量由50 mm/s降為4.9 mm/s，出口由20 mm/s降為10.7 mm/s，恢復正常。②轉子回裝，重新對中，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。開車運行，壓縮機入口振動9 μm，出口振動12 μm，設備運行平穩。

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〔編輯 王永洲〕