離心式壓縮機故障案例與維修策略

羅強生(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

某煉油化工廠某裝置配備有5臺離心式壓縮機，生產廠家為英格索蘭壓縮機廠，型號為C80M*3，額定流量220 Nm3/min，轉速 2 980 r/min，軸功率1 543 kW，進氣壓力0.099 MPa，排氣壓力0.95 MPa，輸送介質為壓縮空氣。壓縮機為電機驅動，機身采用水平剖分式，多軸三級壓縮，級間配置冷卻器。自2006年投用運行至今，期間對級間冷卻器進行國產化改造，運行過程中出現過故障停機，現針對運行過程中出現的常見缺陷故障及處理作簡要論述。

1 離心式壓縮機簡介

1.1 離心式壓縮機工作原理

離心式壓縮機通過葉輪旋轉帶動空氣轉動，在離心力的作用下，空氣被甩到葉輪后面的擴壓器中去，空氣經擴壓器逐漸降低速度，動能轉變為靜壓能。葉輪不斷旋轉，空氣不斷被吸入甩出，從而保持了壓縮空氣的連續流動[1]。

1.2 離心式壓縮機典型結構

離心式壓縮機按照零部件的運動方式可以概括分為轉子和定子兩大部分。轉子包括軸、葉輪、推力盤等。定子是固定元件，主要包括擴壓器、蝸殼、級間冷卻器及機殼。在轉子與定子之間設有密封元件，如：氣封、油封。

2 離心式壓縮機常見故障

2.1 潤滑油溫度高

潤滑油溫度高會導致潤滑、冷卻效果變差，嚴重時會損壞軸承引起機組停機。常見的原因及應對措施如表1所示。

表1 高油溫常見原因與處理

2.2 潤滑油壓力低

潤滑油壓力過低會導致流入潤滑部位的油量減少、油溫上升，軸承中的油膜易被破壞從而造成燒瓦事故。常見的原因及應對措施如表2所示。

表2 低油壓常見原因與處理

2.3 排氣溫度高

排氣溫度高會使氣體壓縮效率降低和功耗增加。機組因過熱導致潤滑油黏度降低，造成轉動部位因潤滑不良而磨損。常見的原因及應對措施如表3所示。

表3 高氣溫常見原因與處理

2.4 軸承振動高

軸承振動過高會加劇轉動部位的磨損，情況嚴重時會損壞轉子，影響設備長周期穩定運行。常見的原因及應對措施如表4所示。

表4 高振動常見原因與處理

3 離心式壓縮機故障案例

3.1 轉子故障引起的聯鎖停機

3.1.1 故障經過

某日，該裝置計劃將2#空壓機切換至1#空壓機運行。10時24分啟動，各參數正常。10時26分加載，各級振動、排氣溫度、排氣壓力、油壓油溫以及電流等參數均正常。10時29分機組按操作規程正常切換，10時30分1#空壓機三級振動一級報警，約3秒鐘后三級振動二級報警聯鎖停機。

3.1.2 故障處理

拆卸一、二級止推軸承檢查，發現止推軸承的油槽周邊存在輕微污跡，未見異常磨損痕跡，如圖1所示；拆檢三級轉子組件發現葉輪鎖緊螺栓與葉輪鎖緊標記位置錯開約90度，如圖2所示。

圖1 二級止推軸承

圖2 三級葉輪

進一步拆檢發現螺栓斷裂，如圖3所示，且發現三級主止推瓦磨損嚴重，如圖4所示。最后決定更換新的三級轉子組件、潤滑油及油過濾器，油路吹掃清洗，清理油箱。檢修結束開機運行正常。

圖3 葉輪鎖緊螺栓

圖4 三級主推瓦

3.1.3 原因分析及應對措施

(1)1#空壓機三級振動高跳停的原因可能為：①三級止推軸承巴氏合金涂層脫落或異物進入推力瓦，造成潤滑部位磨損；②拆檢時發現葉輪鎖緊螺栓偏離鎖緊標記線約90度，可能為緊固螺栓斷裂造成轉子動平衡被破壞。

(2)應對措施：①加強機組大修深度，以往正常空壓機大修范圍未包含有拆檢軸瓦內容；②做好潤滑油定期更換工作。

3.2 級間冷卻器故障引起的聯鎖停機

3.2.1 故障經過

某日5時46分42秒至5時47分38秒，4#空壓機二級出口冷后溫度從47 ℃漲到59 ℃，機組聯鎖停機(聯鎖溫度是58.9 ℃)。

3.2.2 故障處理

停機后，儀表檢查正常，拆卸二級冷卻器，發現二級冷卻器端部K型條老化，如圖5所示，更換密封膠條后開機正常。

圖5 二級冷卻器密封膠條

3.2.3 原因分析及應對措施

(1)查空壓機三級出口溫度變化趨勢，溫度幾乎沒變，但空壓機二級溫度突然增高，可能的原因有：①儀表故障；②冷卻器芯竄氣，部分高溫氣體未經過冷卻進入下一級。儀表檢查未發現問題，二級冷卻器芯端部的K型條老化嚴重，密封不嚴，導致二級溫度套管局部溫度上升。此密封條為上一次計劃檢修時更換，實際使用運行時間約2個月，判斷密封條存在質量問題。

(2)應對措施：①加強對配件的管理，每次檢修記錄更換配件的廠家，發生故障時可追溯；②對密封條材質進行升級，延長其使用壽命；③空氣側溫度增加一個探測儀，溫度聯鎖設置二取二。

3.3 入口過濾器缺陷引起的聯鎖停機

3.3.1 故障經過

某日23時25分，5#空壓機三級振動達到1.13 mil，機組聯鎖停機(聯鎖值1.1 mil)。

3.3.2 故障處理

經檢查該空壓機入口過濾器反吹系統軟管破損脫落，存在2處漏點。機組拆檢發現三級葉輪表面附著一層泥狀軟垢約1 mm，如圖6所示。清潔葉輪、更換入口過濾器反吹系統破損脫落的軟管后，機組開機正常運行。

圖6 三級葉輪結垢情況

3.3.3 原因分析及應對措施

(1)原因分析：入口過濾器反吹系統軟管破損脫落，存在2處漏點且入口空氣濾芯已使用1年，過濾效果變差，導致進入空壓機的雜質增多，加之當時空氣濕潤，易形成氣溶膠顆粒進入空壓機，最終在三級葉輪表面積累成泥狀軟垢，泥狀軟垢不斷地形成與脫落，引起轉速較高的三級轉子振動出現波動。隨著垢層變厚，對轉子的影響擴大，最終達到聯鎖值導致機組停機。

(2)應對措施：定期對空氣過濾器檢查有無連接件脫落現象，按時更換過濾元件。

4 離心式壓縮機檢維修策略

4.1 機組中修

計劃中修[2]周期為1年。

4.1.1 檢修內容

(1)清洗、檢查機組冷卻水系統；(2)檢查空氣入口過濾器；(3)檢查冷凝水疏水系統；(4)檢查潤滑油系統，更換潤滑油過濾器濾芯；(5)清洗、檢查各級級間冷卻器；(6)清洗、檢查各級殼體，并更換殼體密封圈；(7)檢查壓縮機對中情況，齒式聯軸器清洗、檢查，更換潤滑脂；(8)清洗、檢查各級擴壓器及葉輪；(9)測量、調整各級葉輪與擴壓器徑向間隙和軸向間隙；(10)測量、調整各級轉子推力間隙。

4.1.2 計劃更換備件

(1)機組各處靜密封件；(2)潤滑油及油濾芯；(3)級間冷卻器氣水分離器。

4.2 機組大修

計劃大修周期為3年。

4.2.1 檢修內容

包括中修項目。

拆檢轉子：(1)解體各級轉子及軸瓦，并著色檢查；(2)測量各級轉子前、后軸瓦的徑向間隙，并檢查軸瓦磨損情況，必要時進行更換；(3)測量各級轉子油封與氣封的徑向間隙，并檢查磨損情況，必要時進行更換；(4)測量轉子組件軸的各項外形尺寸，葉輪及推力盤的徑向跳動，檢查轉子腐蝕情況，必要時做動平衡修復或更換轉子。

4.2.2 計劃更換備件

(1)機組各處靜密封件；(2)潤滑油及油濾芯；(3)級間冷卻器氣水分離器；(4)各級氣封、油封，視情況更換徑向瓦及推力瓦；(5)各轉子視結垢、磨損情況進行更換；對更換下的轉子做動平衡測試，合格后作為下次檢修備件；(6)更換入口過濾器濾芯。

4.3 機組備件計劃

(1)機組各處靜密封件儲備2臺套；(2)各級轉子徑向軸瓦(帶油封)、推力瓦儲備2臺套，氣封3臺套；另單獨儲備1臺套油封；(3)級間冷卻器氣水分離器儲備2臺套；(4)各級轉子組件儲備2臺套。

5 結語

本文簡要闡述了離心壓縮機在實際使用過程中出現的問題及處理措施，并結合運行實際制定了與之匹配的檢維修策略。在離心壓縮機的生產應用中，我們發現除了會發生常見故障外，還會出現各種各樣意料之外的狀況。因此，將離心壓縮機在應用過程中產生的故障案例進行收集統計分析，對離心壓縮機設備維護、管理具有重要意義。