空氣壓縮機(jī)振動(dòng)原因分析及改進(jìn)措施

1、空氣壓縮機(jī)振動(dòng)原因分析及改進(jìn)措施陳仁來(lái)(儀征化纖股份公司化工廠,江蘇儀征211900摘要:分析了空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因,總結(jié)了空氣壓縮機(jī)振動(dòng)的判斷步驟和方法,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際提出了一些改進(jìn)的措施。關(guān)鍵詞:空氣壓縮機(jī);振動(dòng);結(jié)垢;狀態(tài)監(jiān)測(cè)中圖分類(lèi)號(hào):TE969文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):100628805(20040520044203儀征化纖股份公司化工廠使用的空氣壓縮機(jī)C101,是為PT A (對(duì)苯二甲酸裝置氧化反應(yīng)器提供反應(yīng)所需要的氧氣,工作介質(zhì)為空氣,由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng),并配有膨脹機(jī)用作輔助驅(qū)動(dòng)。正常工作時(shí),每小時(shí)輸送空氣101t ,生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸35t ,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。所以,它能否正常運(yùn)行,直

2、接關(guān)系到整個(gè)裝置能否穩(wěn)定生產(chǎn)。在空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況指標(biāo)中,轉(zhuǎn)子的振動(dòng)是個(gè)極為重要的指標(biāo)。七年多的運(yùn)行記錄表明,特別是最近三年,空氣壓縮機(jī)不能正常運(yùn)行,機(jī)械方面絕大多數(shù)是因?yàn)檎駝?dòng)引起的。C101空氣壓縮機(jī)為四級(jí)離心式壓縮機(jī),H 形布置,在各級(jí)之間設(shè)有中間冷卻器(分別為E101、E102、E103,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜(如圖1所示。制造廠家為德國(guó)的德馬克公司,型號(hào)是VK 8024。轉(zhuǎn)速較高,一、二級(jí)的轉(zhuǎn)速為7983r/min ,三、四級(jí)的轉(zhuǎn)速為12200r/min 。對(duì)振動(dòng)的要求較嚴(yán),一、二級(jí)的振動(dòng)報(bào)警值為78m ,三、四級(jí)的振動(dòng)報(bào)警值為63m 。圖1機(jī)組結(jié)構(gòu)1空氣壓縮機(jī)的振動(dòng)原因分析根據(jù)空氣壓縮機(jī)的結(jié)

3、構(gòu)特點(diǎn),結(jié)合其實(shí)際的工作狀況,經(jīng)過(guò)分析,引起空氣壓縮機(jī)的振動(dòng)原因有以下幾個(gè)方面:(1轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡1葉輪表面結(jié)垢在空氣壓縮機(jī)的一級(jí)進(jìn)口處安裝有空氣過(guò)濾器,即使如此,空氣中還是有灰塵進(jìn)入到壓縮機(jī);再加上壓縮機(jī)組本身潤(rùn)滑油站的排油煙口靠近空氣壓縮機(jī)的入口,且油煙具有粘性,所以加劇了葉輪表面的結(jié)垢;2葉輪的焊接部位開(kāi)裂由于空氣壓縮機(jī)的二、四級(jí)的葉輪為閉式葉輪,其輪蓋和葉片的連接處采用的是釬焊。空氣壓縮機(jī)的工作環(huán)境為:在空氣進(jìn)口附近,豎立的冷卻水塔揮發(fā)出帶氯氣的水汽,再加上醋酸根(醋酸為本廠使用原料及帶S O 2的灰塵(空氣壓縮機(jī)的空氣進(jìn)口處附近設(shè)有電廠的煙囪,都會(huì)對(duì)閉式葉輪的釬焊部位的開(kāi)裂(因這些成分對(duì)

4、釬料具有敏感性造成影響;3葉輪被磨損空氣被壓縮后,冷卻以后的凝液,以及管道內(nèi)鐵銹(進(jìn)口管道材質(zhì)為碳鋼都會(huì)對(duì)葉輪表面造成沖刷。冷凝液進(jìn)入葉輪的方式有兩種:一是由于連接中間冷卻器的疏水器的疏水能力不足,冷凝液隨氣體進(jìn)入下一級(jí);二是由于壓差通過(guò)回氣管進(jìn)入到前一級(jí)。工藝流程如圖2所示。收稿日期:2003204205作者簡(jiǎn)介:陳仁來(lái),男(1970,江蘇海安人。1995年畢業(yè)于華東理工大學(xué)化工機(jī)械專(zhuān)業(yè)。獲學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)在儀征化纖股份公司化工廠維修車(chē)間從事化工設(shè)備技術(shù)工作。機(jī)械工程師。動(dòng)設(shè)備石油化工設(shè)備技術(shù),2004,25(544Petro 2Chemical Equipment T echnology(2軸

5、承(可傾瓦軸承1軸承缺陷或損壞;2軸承間隙不當(dāng);3軸承安裝的松緊度有問(wèn)題 。圖2工藝流程(3潤(rùn)滑油1潤(rùn)滑油的油質(zhì)超標(biāo);2油壓不符合要求;3油溫不符合要求;4流量不足。2振動(dòng)現(xiàn)象的判斷當(dāng)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)較大時(shí),首先要找出振動(dòng)的原因和部位,以便及時(shí)采取措施,保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。為此,一方面應(yīng)根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù),如負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、溫度等情況進(jìn)行綜合分析;另一方面根據(jù)機(jī)組配套的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和新增加的一套運(yùn)行趨勢(shì)分析系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行判斷。基本步驟如下:(1確定振動(dòng)的部位,可從監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和巡檢記錄上查到。根據(jù)X 、Y 方向兩個(gè)信號(hào)通道的情況,來(lái)確定是儀表自身故障還是設(shè)備本體的故障;(2聲音和轉(zhuǎn)速有無(wú)異常。

6、如摩擦、喘振等,喘振常伴隨在開(kāi)、停車(chē)和調(diào)整負(fù)荷的過(guò)程中;如發(fā)生摩擦,則波形會(huì)出現(xiàn)明顯的削頂。轉(zhuǎn)速波動(dòng)、振動(dòng)大,檢查冷卻器蝸殼內(nèi)是否積水;(3觀察供油壓力、溫度、油質(zhì)報(bào)告;(4根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的頻譜圖,分析產(chǎn)生振動(dòng)的具體原因:1根據(jù)工頻和倍頻情況判斷是否存在不平衡、不對(duì)中、渦動(dòng)還是其它故障,其中,不平衡的振動(dòng)識(shí)別特征為:波形為正弦波;頻譜由工頻和倍頻組成,工頻具有峰值;在一定轉(zhuǎn)速下,相位穩(wěn)定在一點(diǎn);振幅隨工作轉(zhuǎn)速升降而增減;軸心軌跡為橢圓同步正進(jìn)動(dòng)。2如果是不平衡,是一級(jí)不平衡還是同一根軸上的兩級(jí)都不平衡。并根據(jù)運(yùn)行時(shí)間來(lái)確定是結(jié)垢、葉輪磨損、熱不平衡還是其他原因。3改進(jìn)措施為了保證檢修質(zhì)量

7、,制定了檢修工序質(zhì)量卡,確保備品、備件質(zhì)量,嚴(yán)格執(zhí)行檢修標(biāo)準(zhǔn),從而盡量排除因軸承質(zhì)量和安裝的問(wèn)題而引起的振動(dòng);運(yùn)行過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)護(hù),定期進(jìn)行油品分析,確保潤(rùn)滑油的質(zhì)量。同時(shí)我們還采取了下列措施:(1避免葉輪結(jié)垢葉輪表面結(jié)垢是一種常見(jiàn)現(xiàn)象,特別是進(jìn)口過(guò)濾器使用時(shí)間長(zhǎng)了以后,振動(dòng)上升的速度相對(duì)較快。為此,我們采取了:1由于大氣質(zhì)量差,粉塵含量高等問(wèn)題,將過(guò)濾器的過(guò)濾等級(jí)提高一級(jí);2對(duì)進(jìn)口過(guò)濾器壓差加強(qiáng)觀察,根據(jù)壓差情況及時(shí)決定是否更換過(guò)濾器;3高空取氣,提高進(jìn)氣質(zhì)量,在進(jìn)口過(guò)濾器前增加了60m 高的取氣通道;4消除氣體短路,對(duì)進(jìn)口過(guò)濾器到一級(jí)葉輪部位的管道和外露部位加強(qiáng)了密封;以及按檢修規(guī)程安裝過(guò)濾

8、器,注意過(guò)濾器本身的密封;5加強(qiáng)檢修控制,避免雜物進(jìn)入系統(tǒng);6將油站的排油煙口改向,避免對(duì)空氣壓縮機(jī)進(jìn)氣的影響;7增加葉輪水沖洗系統(tǒng),根據(jù)實(shí)際情況或定期對(duì)葉輪進(jìn)行沖洗,以便及時(shí)去除葉輪表面結(jié)垢,保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。(2減少對(duì)葉輪的磨損檢修時(shí),發(fā)現(xiàn)在葉輪的葉片根部常有磨損的現(xiàn)象,有時(shí)還被磨穿,見(jiàn)圖3 。圖3葉片磨損54第25卷第5期陳仁來(lái)1空氣壓縮機(jī)振動(dòng)原因分析及改進(jìn)措施為此,采取了如下措施:1由于疏水器能力不夠,我們給每個(gè)中間冷卻器都增加了相同型號(hào)的疏水器。為確保冷凝液能全部排出,還將連接中間冷卻器的疏水器的旁通閥保持一定的開(kāi)度,以避免中間冷卻器內(nèi)部積水進(jìn)入下一級(jí),結(jié)構(gòu)的改進(jìn)見(jiàn)圖4 ;圖4結(jié)構(gòu)

9、的改進(jìn)2將連接疏水器的回氣管閥門(mén)關(guān)閉,以防壓差冷凝液進(jìn)入到前一級(jí);3將各級(jí)的進(jìn)口鑄鐵管道內(nèi)部進(jìn)行防腐處理,避免管道產(chǎn)生鐵銹。(3改進(jìn)葉輪的焊接形式根據(jù)實(shí)際工作情況,目前已將閉式葉輪的釬焊方式改為電焊,避免了工作介質(zhì)中的一些元素對(duì)葉輪釬焊材料的腐蝕。(4運(yùn)行中空氣壓縮機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)較大時(shí),除對(duì)葉輪進(jìn)行沖洗外,還可考慮采取如下措施:1適當(dāng)調(diào)整潤(rùn)滑油溫度,以改變油膜的剛度系數(shù),從而改善軸承座的等效剛度系數(shù),恢復(fù)轉(zhuǎn)子的原始動(dòng)平衡狀態(tài)。可通過(guò)公式來(lái)判斷:K 等=c (k -m2/(c +k -m 2=k -m2/1+(k -m 2/c 式中:k 軸承座與基礎(chǔ)的等效靜剛度系數(shù);c 軸瓦處油膜的剛度系數(shù);m 等

10、效參振質(zhì)量;角速度。即隨著油膜剛度系數(shù)c 的變化,等效剛度系數(shù)也隨著變化。2根據(jù)各級(jí)的進(jìn)、出口溫度,特別是當(dāng)出口溫度較低時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整疏水器旁通閥的開(kāi)度,加大排放量,梅雨季節(jié)更應(yīng)注意。參考文獻(xiàn):1高慎琴主編1化工機(jī)器第一版M1北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19921560(上接第43頁(yè)實(shí)現(xiàn)。透平壓縮機(jī)各運(yùn)行參數(shù)及控制通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn),達(dá)到了改造的目的,開(kāi)創(chuàng)了電液控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)在大型透平壓縮機(jī)調(diào)速系統(tǒng)上應(yīng)用的先河。通過(guò)與原調(diào)速系統(tǒng)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):表2技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)伺服油缸行程/mm70分辨率1/600系統(tǒng)工作油壓/MPa9輸入信號(hào)/m A 420正常運(yùn)行推力/N22000備用泵啟動(dòng)值/MP

11、a <515最大推力/N30000蓄壓器壓力低報(bào)/MPa <610全行程運(yùn)行時(shí)間/s<110工作油溫/2040位置控制精度1/200過(guò)濾精度/m 5工作液壓油20號(hào)油溫報(bào)警/>60(1調(diào)速控制精度高,轉(zhuǎn)速波動(dòng)小;(2取掉了調(diào)速油與透平壓縮機(jī)大油箱的聯(lián)系,解決了因壓縮機(jī)大油箱油密封、油污染和過(guò)濾精度低造成的調(diào)速油缸卡閉現(xiàn)象;(3運(yùn)行穩(wěn)定(壓力高9MPa 調(diào)節(jié)靈敏,無(wú)故障發(fā)生。石油石化裝置70年代末大量進(jìn)口的國(guó)外透平壓縮機(jī)大部分已運(yùn)行20多年。通過(guò)改造可以保證透平壓縮機(jī)調(diào)速系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。在全國(guó)石油石化裝置上有推廣價(jià)值。5項(xiàng)目創(chuàng)新將電液控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),用于石油化工行業(yè)大型透平壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制的主透平蒸汽調(diào)節(jié)系統(tǒng),在國(guó)內(nèi)屬于首