增壓機驅動軸端振值高報原因分析與解決措施

李 楊, 張際濤

(哈密廣匯環(huán)保科技有限公司，新疆 哈密 839303)

1 裝置設備簡介

新疆廣匯新能源有限公司(簡稱：廣匯新能源)主要項目為年產(chǎn)120萬t甲醇、80 萬t二甲醚、5.5億m3煤制液化天然氣項目，配雙套空分裝置年產(chǎn)110 000 Nm3/h氧氣和60 000 Nm3/h氮氣。空分裝置中的空壓機組通過凝汽式汽輪機拖動兩臺空氣壓縮機(一拖二)，為空分提供工藝壓縮空氣，機組廠家為德國曼透平集團，其增壓機型號：RG50-4。增壓機結構，如圖1所示。中間主驅動軸帶動左右傳動軸轉動，傳動方式為齒輪傳動，四個葉輪分別裝在左右兩根傳動軸兩端，共四級壓縮，1、2級為同軸，3、4級為同軸，軸端密封采用碳環(huán)密封。增壓機在正常的生產(chǎn)過程中驅動軸端振值頻繁達到高報警值(78 μm)，正常情況振值為25 μm～35 μm，為避免設備隱患加大及出現(xiàn)聯(lián)鎖跳停，采取單套空分運行模式，對B套增壓機進行停機檢修。

圖1 增壓機結構圖

2 查找增壓機驅動軸振值高報原因

離心式壓縮機組軸振增大的原因大多數(shù)為機組的對中存在問題、轉子的不平衡、聯(lián)軸器及卡簧安裝問題、軸承過盈及軸瓦的間隙超出規(guī)定范圍、儀表振動探頭不靈敏等[1]。針對增壓機驅動軸振動值頻繁達到報警值現(xiàn)象，首先查找中控工藝增壓機報表記錄，發(fā)現(xiàn)該機組驅動軸振動值自2016年8月份大修之后，運行至2017年12月份振動值出現(xiàn)過大幅升高波動現(xiàn)象，但還未臨近報警值，隨后的半年，機組負荷稍有增加，振值存在小幅的上升及波動，直至2019年底振值頻繁波動臨近高報警值。

經(jīng)上述工藝報表分析，首先檢查增壓機的水平狀況，技術要求0.02 mm/m，經(jīng)使用水平儀測量，結果為：一端高+0.42 mm/m，出廠值為+0.05 mm/m，明顯超差。另一端高+0.05 mm/m，出廠值為+0.15 mm/m，也存在明顯超差現(xiàn)象。由此可計算出齒輪箱變形為0.27 mm(0.42+0.05-0.05-0.15=0.27 mm)，齒輪箱水平不符合設計要求，將影響機組振動偏高，需要調整。

檢查增壓機底部墊片是否壓實，是否存在軟腳現(xiàn)象。經(jīng)檢查墊片被壓實，四個角不在同一水平面上，相差0.30 mm以上。另外有第五角存在現(xiàn)象，形成軟腳，如圖2所示。

圖2 增壓機機腳水平示意圖(mm)

檢查汽輪機和增壓機的對中，對中技術要求值如圖3所示。

圖3 對中技術要求值

經(jīng)實際測量后對中數(shù)據(jù)，如圖4所示。

圖4 實際測量后對中數(shù)據(jù)

機組驅動軸運行狀況與聯(lián)軸器安裝的好與壞有著極大的關聯(lián)，該機組采用齒式聯(lián)軸器與汽輪機聯(lián)接，卸下聯(lián)軸器兩端緊固螺栓，檢查齒式聯(lián)軸器以及卡簧安裝正確，符合圖紙要求。拆下聯(lián)軸器，目測兩端無異常、無裂紋、破損等現(xiàn)象。

若是增壓機驅動軸與汽輪機轉子之間的軸線不對中，將會引起軸向與徑向交變力，從而導致軸向與徑向的振動，而這種振動往往是隨著運轉時間而增長、波動，并且此種振動也會隨著不對中的嚴重情況而逐漸加大。經(jīng)拆解聯(lián)軸器后，檢查驅動軸與汽輪機轉子水平情況為：增壓機驅動軸非驅動端高0.40 mm/m，汽輪機轉子水平高壓端高0.36 mm/m。進入驅動軸齒輪箱，實測齒輪嚙合間隙為1 mm～1.04 mm，大于最大要求值0.8 mm，嚙合間隙是通過機加工最終成型，不可調整，藍油接觸面檢測結果可接受。

徑向軸承的間隙、過盈及推力軸承的間隙對驅動軸的振動過大有著密切的關系，當軸承與軸承座裝配間隙過大時，如果是承載徑向力較大的軸承，軸承與被支撐體會產(chǎn)生徑向跳動，被支撐體會與傳動部件產(chǎn)生振動，軸承與軸承座產(chǎn)生振動。在產(chǎn)生振動的同時還會產(chǎn)生噪音，同時還會降低軸承、軸承座及其傳動部件的使用壽命。通過從齒輪箱抽出驅動軸，拆解徑向軸承與推力軸承，發(fā)現(xiàn)徑向軸承油道里有小碎片，清理檢查后，無嚴重磨損，檢查軸承與軸承座接觸面符合要求，實測徑向軸承間隙、過盈及推力軸承間隙發(fā)現(xiàn)，驅動端與非驅動端軸承過盈均較小，應增加墊片，按要求調整過盈量，其他間隙均正常，具體實測數(shù)值如第 頁表1所示。

對于旋轉機械，主要分析信號來自當前的振動信號，機組的振動信號可以實時反應機組的故障信息，振動傳感器可以實時監(jiān)測機組的運行狀態(tài)。對此，儀表探頭方面也是查找振值高報原因的一項[2-3]。檢查接線箱接地情況無誤，部分探頭靈敏度不高，需要用TKe3校驗，不建議繼續(xù)使用靈敏度不高的探頭，測量延長線纜電阻時發(fā)現(xiàn)，其中YT1217為9 m系統(tǒng)，其他均為5 m系統(tǒng)，不具備互換性。

3 增壓機驅動軸振值較高的解決措施

經(jīng)過上述對增壓機齒輪箱、齒輪、聯(lián)軸器、機組對中情況、軸承裝配、儀表探頭等全面分析，主要從以下幾點處理方法著手實施：1)調整齒輪箱的水平，前腳抬高0.20 mm，同時要滿足對中要求，消除箱體軟腳；2)增加軸承過盈量，達到設計要求；3)更換儀表探頭，消除儀表方面存在的問題隱患。

現(xiàn)場回裝工作，清理齒輪箱，使用面團清理齒輪箱內部雜物，吊出的驅動軸進行PT檢測，目測無明顯缺陷、裂紋。回裝驅動軸，復測齒輪嚙合間隙1mm，大于設計最大要求值0.8mm，調整軸承過盈，復測軸承間隙、過盈，符合要求，具體實測數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 增壓機驅動軸軸承間隙

調整齒輪箱、驅動軸水平接近出廠值，消除箱體軟腳，水平結果，如圖5所示。采用激光對中儀調整機組對中，復測數(shù)據(jù)如圖6所示，符合設計要求。

圖5 齒輪箱水平情況

圖6 機組對中數(shù)據(jù)

推力盤兩側有接刀紋，由于機加工時粗加工余量過小，沒有給精磨留有足夠的余量消除刀紋，手工不易修復，使用1000#油石輕微打磨推力盤，推力瓦面有少許傷痕，處理高點。

4 結語

總之，通過分析影響增壓機驅動軸端振值的主要因素，包括齒輪箱的水平、機組對中、軸承間隙、儀表探頭等，按設計要求重新進行了調整及更換，使其各項指標達到設計標準化。回裝后試車，原驅動軸端振值降至32 μm，空氣負荷加減的工況下，連續(xù)運轉128 h，振值表現(xiàn)平穩(wěn)。本文較為全面的分析了化工空分設備中最為典型的增壓機驅動軸端振值過高原因，并逐項實施了降低振值的解決方案，作為大型化工廠的實際案例，為同行業(yè)的檢修工作者提供了解決此類問題的有效措施。