往復壓縮機振動異常分析與處理

高志杰，王永民，胡玉榮，任新廣

（中國石油大港石化公司機動設備處，天津 300280）

1 設備概況

大港石化公司100 萬噸/年加氫裂化裝置新氫壓縮機K-102A，型號4M80-21/23-184.1-BX，為4 列3 級對動平衡式往復壓縮機。該壓縮機將制氫裝置送來的2.3 MPa 氫氣經(jīng)3 級壓縮為18.41 MPa 氫氣后，送至加氫裂化裝置反應系統(tǒng)，是加氫裂化裝置生產(chǎn)的關鍵設備。

2 運轉情況

自2015 年1 月1 日開始，機組出現(xiàn)異常振動，3#缸殼體振動（50～190）m/s2（報警值90 m/s2，見圖1），曲軸箱振動（1.3～2.4）mm/s（報警值18 mm/s，見圖2），振動波形在曲軸轉角130°和310°附近沖擊顯著；振動波形顯示，3#缸缸體振動波形與曲軸箱振動波形的沖擊相位存在一定對應關系。

3 狀態(tài)監(jiān)測分析

將機組負荷由40%升至80%，殼體振動和曲軸箱振動均無明顯變化，說明振動的變化來源于機組本體。查看活塞受力趨勢圖（圖3）發(fā)現(xiàn)，綜合活塞力一般在100°～130°及280°～310°存在換向變化；而3#缸殼體振動及曲軸箱振動存在130°及310°沖擊，因此判斷存在軸瓦受力換向點的沖擊，可能原因為3#缸大小頭瓦存在一定磨損或其他傳動連接部件存在配合問題。

圖1 3#缸殼體振動波形

4 拆檢及處理

4.1 連桿

拆檢情況：4 根連桿大頭軸瓦均有不同程度磨損（圖4a），其中3#缸連桿大頭軸瓦合金涂層嚴重受損，部分合金涂層整體脫落（圖4b）。處理方法：所有連桿及連桿螺栓進行著色探傷，更換所有連桿的大頭軸瓦及連桿螺栓；清理連桿內(nèi)部潤滑油路。

圖2 曲軸箱振動波形

圖3 活塞受力分析

圖4 連桿大頭軸瓦受損情況

4.2 油過濾器

拆檢情況：油過濾器內(nèi)有較多合金碎屑。處理方法：更換濾芯，清理油過濾器。

4.3 潤滑油路

拆檢情況：潤滑油管路內(nèi)有金屬碎屑（圖5a）；管路引壓點接頭處有大量金屬碎片（圖5b）。處理方法：清理潤滑油路，打磨管路引壓點。

圖5 潤滑油管路拆檢情況

4.4 油箱

拆檢情況：油箱內(nèi)有大量合金碎屑。處理方法：徹底清理油箱。

5 原因分析

（1）潤滑油內(nèi)含有硬質(zhì)金屬碎片。從歷史趨勢可以看出，潤滑油過濾器壓差恒定在0.035 MPa，且圖5 b 中的引壓點位于過濾器后至大頭軸瓦的潤滑油管路中，經(jīng)過潤滑油的不斷沖刷，金屬碎片脫落，經(jīng)潤滑油帶至大頭軸瓦。經(jīng)檢測金屬碎片材料為304 不銹鋼，硬度為167 HB，而大頭軸瓦合金涂層硬度僅為27 HB，金屬碎片對大頭軸瓦產(chǎn)生嚴重磨損，導致合金涂層強度降低，合金大量脫落，最終碎裂引發(fā)振動。

（2）大頭軸瓦存在制造缺陷。從圖4 可以看出，合金涂層與軸瓦面接合處的脫落痕跡有兩種情況，一種為合金涂層整體脫落，一種為合金涂層脫落后仍有部分粘連；可以判定大頭軸瓦表面噴涂巴氏合金時受環(huán)境空氣影響，部分氣泡進入合金涂層，導致涂層粘連不緊致，在機組長時間負荷運轉后，氣泡破裂，導致合金脫落，產(chǎn)生磨損。

（3）設備安裝、驗收把關不嚴。該機組2008 年投入運行，設備安裝時，施工單位對類似管線小接管處理不徹底，監(jiān)理和使用單位未能認真細致驗收，導致當時很容易解決的細小問題在7年后暴露，為安全生產(chǎn)帶來重大隱患。

6 結語

檢修后，機組一次開車成功。通過設備檢修可以發(fā)現(xiàn)，如果大頭軸瓦以現(xiàn)有狀態(tài)繼續(xù)運轉，極可能引發(fā)重大安全事故，造成不可挽回的損失。此次預知性檢修充分說明了狀態(tài)監(jiān)測在設備運行中的重要性及故障分析的準確性。追根溯源，此次問題主要是人為因素造成的。設備的安全平穩(wěn)運行依賴于管理、技術、操作人員的責任心以及分析解決問題的能力，同時更需要設備的本質(zhì)安全得到保證。結合實際情況，決定對公司內(nèi)其他機組的潤滑油管路進行徹查和清理，避免此類問題再次發(fā)生。

設備是煉化行業(yè)的基礎，不能忽視任何細節(jié)的變化，不放過任何故障的苗頭，才能提高預先發(fā)現(xiàn)、解決故障的能力，減少或避免設備故障對生產(chǎn)的影響，保障裝置安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷優(yōu)質(zhì)運行。