氫氣壓縮機振動原因及解決措施

魏旭

(山東省魯泰化學有限公司，山東 濟寧 272100)

山東魯泰化學有限公司(以下簡稱“魯泰化學”)于2005年建成并投產運行，2011年經擴建后燒堿生產能力達到36萬t/a。氫氣壓縮機是氯堿生產中的關鍵設備，其穩定運行對于保障安全生產至關重要。

1 氫氣壓縮機工作原理

魯泰化學氫氣輸送采用的是水環式真空壓縮機，屬容積式泵，即利用容積大小的改變達到吸、排的目的。葉輪偏心地裝在泵體內。泵啟動前，向泵內注入少量的水，當葉輪旋轉時，水受離心力的作用在泵體壁上形成一旋轉水環，水環上部內表面與輪轂相切進行旋轉。在前半轉的過程中，水環內表面逐漸與輪轂脫離，在葉輪葉片間形成空間并逐漸擴大，這樣就在吸氣口吸入氫氣；在后半轉的過程中，水環的內表面漸漸與輪轂靠近，葉片間的空間容積隨著縮小，排出氫氣。葉片間的空間容積改變一次，每個葉片間的水像活塞一樣往復一次，泵就連續不斷地抽吸氣體。

2 運行中出現的問題

魯泰化學共有5臺該型號氫氣壓縮機，采用開4備1的方式運行。其中運行的4臺中有3臺單機回流閥采用自動控制，1臺手動控制，以確保機前氫氣總管的壓力平穩。運行過程中由于機組振動大，陸續出現減速機溫度升高、聯軸器柱銷磨損、減速機斷軸等異常情況，給安全生產帶來了極大的危害。針對上述問題，魯泰化學采取了如下措施：在機組進、出口安裝軟連接以減少管道帶來的共振；每4 h測量1次振動值，當振動值大于7 mm/s時就切換機組，重新調整聯軸器對中后備用；由柱銷式連接改為蛇簧式，等等。以上措施都沒有從根本上解決機組振動大的問題。后經研究發現，機組減速機存在功率偏小、輸出軸偏細的問題，決定對其進行改造。

3 氫氣壓縮機減速機的改造

原氫氣壓縮機減速機技術參數如下：型號H1SH05,電動機功率220 kW,電動機轉速1 485 r/min，輸出轉速465.5 r/min，減速機轉速比3.19，被驅動機為真空泵。

考慮到現場安裝的特殊性，應盡量減少改造工作量，同時保證齒輪箱正常運行，擬對減速機進行非標設計及制造，并進行安裝。

(1)減速機設計技術參數(電動機功率、電動機轉速、輸出轉速、減速機轉速比)與原H1SH05相同。

(2)由于原動機為電動機，被驅動機為化工行業真空泵，服務系數≥2(齒輪箱承載功率/原動機工作功率)，重要場所應≥2.5。設計的減速機保證服務系數≥2.5。

(3)減速機原軸承采用圓錐滾子，對軸承的軸向游隙控制較為嚴格。擬更換為更加適合高速、單極齒輪傳動的結構。

(4)工作機與齒輪箱無需移動或較小幅度移動，即齒輪箱的中心高和底腳孔位置無需變動，電動機向遠離工作機的一側移動40 mm。減速機的長度和寬度需要增加。

(5)考慮改造成本，原蛇簧聯軸器經校核扭矩滿足要求，仍可以采用，在不改變現有聯軸器規格和性能的前提下，通過開孔實現與改造后減速機的匹配。

減速機更換前后承載能力對比如表1所示。

表1 改造前后減速機各項參數對比

4 運行效果

新減速機運行數據如圖1～圖6所示。

圖1 減速機振動監測數據(輸入軸水平方向)

圖2 減速機振動監測數據(輸出軸水平方向)

圖3 減速機振動監測數據(油位窗左上位置)

圖4 減速機振動監測數據(油位窗左下位置)

圖5 減速機振動監測數據(油位窗右上位置)

圖6 減速機振動監測數據(油位窗右下位置)

由圖1～圖6可見：減速機振動值較改造前大幅度降低(改造前振動平均值在5 mm/s左右)。從空載試運行到帶負荷運行500 h后停機檢查，用千分表找正，與初始安裝時相差不大，減速機運轉平穩，保證了氫氣壓縮機組的安全運行。

下一步，魯泰化學將對現有落后的水循環式壓縮機組進行改造，進一步提升氫氣壓縮裝置的運行穩定性。