壓縮機升速期間振動大問題處理

趙 錚

（沈陽鼓風機集團股份有限公司，遼寧沈陽 110869）

1 機組設計參數

該機組一段6 級，汽輪機拖動，設計轉速10 823 r/min，標準容積流量270 000 Nm3/h，進口壓力11.15 MPa（111.5 Bar），進口溫度55 ℃，出口壓力13.45 MPa（134.5 Bar），出口溫度77.61 ℃，一階臨界轉速5627 r/min，二階臨界轉速19 823 r/min，設定臨界區間5100～6100 r/min。

2 問題描述

機組試車，臨界期間速率100 r/s，壓縮機啟車升速，轉速4500 r/min，壓縮機非驅動端A 點振動值上漲至24 μm，5100 r/min達到43 μm，5700 r/min 時非驅動端A 點振動值88.9 μm，聯鎖停車。此時壓縮機非驅動端B 點振動值達到80 μm，驅動端兩點振動及汽輪機振動有一定上漲，漲幅不到10 μm（圖1）。

圖1 振動趨勢

3 排查方向

排查現場機械試車壓縮機振動情況。排查現場氮氣試車壓縮機振動情況。核算轉子不平衡響應報告，核算臨界轉速。

4 原因分析

（1）機械試車，臨界速率50 r/s，最大振動出現在5700 r/min，壓縮機非驅動端A 點振動值57 μm，升速至10 000 r/min，振動值下降至15 μm 以內。安裝干氣密封回裝儀表發現，振動、位移探頭與延伸電纜接線錯誤，51 前置器接6 m 線程（探頭加延伸電纜），這樣連接會導致探頭靈敏度降低，由此推斷空負荷試車振動為假值，實際值≥57 μm。由此初判壓縮機在臨界區間振動大，可能原因是軸瓦安裝問題、升速速率問題，以及轉子在臨界區間不平衡響應大。機械試車趨勢如圖2 所示。

圖2 機械試車趨勢

（2）氮氣試車共進行4 次，每次試車情況基本一致，壓縮機均在5700 r/min 時，非驅動端A 點振動大聯鎖停機，振動值超過88.9 μm，非驅動端B 點振動值80 μm。排查壓縮機軸瓦間隙、過盈等安裝情況，均在設計要求范圍，其中軸瓦間隙取設計要求下限。因此可以排除軸瓦問題引起壓縮機在臨界區振動聯鎖停機。

氮氣試車期間，臨界區間速率60～100 r/s，根據實際過臨界區的時間反算，實際升速速率與設定升速速率基本一致。因此可以排除臨界區間升速速率與實際不符，引起壓縮機臨界區振動大。觀察壓縮機聯鎖停機過程，懷疑轉子在臨界區間不平衡響應大（圖3）。

圖3 氮氣試車歷史趨勢

（3）核算確認給定一階臨界轉速沒有問題，實際運行在5700 r/min 振動響應大，間接驗證一階臨界轉速是正確的。核算轉子不平衡響應滿足相關標準規定，由此可以判斷設計不存在問題。

5 改進方案

（1）如裝置投產不具備停機條件，鑒于實際轉速在6100 r/min以上，振動值已下降，到達工作轉速后，振動值均在25.4 μm 內。現場可以在控制系統中，臨界區間由5100～6100 r/min 更改至3100～6100 r/min，增加汽輪機暖機時間，以及在臨界區間增加延時。綜合同類機型其他現場使用經驗，該方案具有可行性。

（2）建議停機拆檢，復查缸體密封，如有間隙超差或損壞，立即更換。建議轉子重新動平衡處理。

6 改進效果

綜合考慮在臨界區間增加聯鎖延時，以及增加臨界區間及暖機時間。再次啟車，轉速6700 r/min，壓縮機非驅動端最大振動值44 μm。之后投入工藝氣體，轉速8500 r/min，壓縮機最大振動值20 μm。

7 結語

壓縮機在臨界區間要求快速通過，因為臨界區間表現就是軸振動大。本臺壓縮機轉子在臨界區間較為敏感，需要增加汽輪機暖機時間，可以增加適宜的聯鎖延時。由于安裝條件改變等原因，多個現場發生同類事件，經過多次運轉使用也有好轉現象。