空气压缩机振动原因分析及改进措施

1、空气压缩机振动原因分析及改进措施陈仁来(仪征化纤股份公司化工厂,江苏仪征211900摘要:分析了空气压缩机产生振动的原因,总结了空气压缩机振动的判断步骤和方法,结合生产实际提出了一些改进的措施。关键词:空气压缩机;振动;结垢;状态监测中图分类号:TE969文献标识码:B 文章编号:100628805(20040520044203仪征化纤股份公司化工厂使用的空气压缩机C101,是为PT A (对苯二甲酸装置氧化反应器提供反应所需要的氧气,工作介质为空气,由汽轮机驱动,并配有膨胀机用作辅助驱动。正常工作时,每小时输送空气101t ,生产对苯二甲酸35t ,经济效益十分可观。所以,它能否正常运行,直

2、接关系到整个装置能否稳定生产。在空气压缩机的运行状况指标中,转子的振动是个极为重要的指标。七年多的运行记录表明,特别是最近三年,空气压缩机不能正常运行,机械方面绝大多数是因为振动引起的。C101空气压缩机为四级离心式压缩机,H 形布置,在各级之间设有中间冷却器(分别为E101、E102、E103,结构比较复杂(如图1所示。制造厂家为德国的德马克公司,型号是VK 8024。转速较高,一、二级的转速为7983r/min ,三、四级的转速为12200r/min 。对振动的要求较严,一、二级的振动报警值为78m ,三、四级的振动报警值为63m 。图1机组结构1空气压缩机的振动原因分析根据空气压缩机的结

3、构特点,结合其实际的工作状况,经过分析,引起空气压缩机的振动原因有以下几个方面:(1转子动平衡1叶轮表面结垢在空气压缩机的一级进口处安装有空气过滤器,即使如此,空气中还是有灰尘进入到压缩机;再加上压缩机组本身润滑油站的排油烟口靠近空气压缩机的入口,且油烟具有粘性,所以加剧了叶轮表面的结垢;2叶轮的焊接部位开裂由于空气压缩机的二、四级的叶轮为闭式叶轮,其轮盖和叶片的连接处采用的是钎焊。空气压缩机的工作环境为:在空气进口附近,竖立的冷却水塔挥发出带氯气的水汽,再加上醋酸根(醋酸为本厂使用原料及带S O 2的灰尘(空气压缩机的空气进口处附近设有电厂的烟囱,都会对闭式叶轮的钎焊部位的开裂(因这些成分对

4、钎料具有敏感性造成影响;3叶轮被磨损空气被压缩后,冷却以后的凝液,以及管道内铁锈(进口管道材质为碳钢都会对叶轮表面造成冲刷。冷凝液进入叶轮的方式有两种:一是由于连接中间冷却器的疏水器的疏水能力不足,冷凝液随气体进入下一级;二是由于压差通过回气管进入到前一级。工艺流程如图2所示。收稿日期:2003204205作者简介:陈仁来,男(1970,江苏海安人。1995年毕业于华东理工大学化工机械专业。获学士学位。现在仪征化纤股份公司化工厂维修车间从事化工设备技术工作。机械工程师。动设备石油化工设备技术,2004,25(544Petro 2Chemical Equipment T echnology(2轴

5、承(可倾瓦轴承1轴承缺陷或损坏;2轴承间隙不当;3轴承安装的松紧度有问题 。图2工艺流程(3润滑油1润滑油的油质超标;2油压不符合要求;3油温不符合要求;4流量不足。2振动现象的判断当空气压缩机运行过程中出现振动较大时,首先要找出振动的原因和部位,以便及时采取措施,保证机组的稳定运行。为此,一方面应根据机组的运行参数,如负荷、转速、温度等情况进行综合分析;另一方面根据机组配套的状态监测系统和新增加的一套运行趋势分析系统来进行判断。基本步骤如下:(1确定振动的部位,可从监测系统和巡检记录上查到。根据X 、Y 方向两个信号通道的情况,来确定是仪表自身故障还是设备本体的故障;(2声音和转速有无异常。

6、如摩擦、喘振等,喘振常伴随在开、停车和调整负荷的过程中;如发生摩擦,则波形会出现明显的削顶。转速波动、振动大,检查冷却器蜗壳内是否积水;(3观察供油压力、温度、油质报告;(4根据状态监测系统提供的频谱图,分析产生振动的具体原因:1根据工频和倍频情况判断是否存在不平衡、不对中、涡动还是其它故障,其中,不平衡的振动识别特征为:波形为正弦波;频谱由工频和倍频组成,工频具有峰值;在一定转速下,相位稳定在一点;振幅随工作转速升降而增减;轴心轨迹为椭圆同步正进动。2如果是不平衡,是一级不平衡还是同一根轴上的两级都不平衡。并根据运行时间来确定是结垢、叶轮磨损、热不平衡还是其他原因。3改进措施为了保证检修质量

7、,制定了检修工序质量卡,确保备品、备件质量,严格执行检修标准,从而尽量排除因轴承质量和安装的问题而引起的振动;运行过程中加强监护,定期进行油品分析,确保润滑油的质量。同时我们还采取了下列措施:(1避免叶轮结垢叶轮表面结垢是一种常见现象,特别是进口过滤器使用时间长了以后,振动上升的速度相对较快。为此,我们采取了:1由于大气质量差,粉尘含量高等问题,将过滤器的过滤等级提高一级;2对进口过滤器压差加强观察,根据压差情况及时决定是否更换过滤器;3高空取气,提高进气质量,在进口过滤器前增加了60m 高的取气通道;4消除气体短路,对进口过滤器到一级叶轮部位的管道和外露部位加强了密封;以及按检修规程安装过滤

8、器,注意过滤器本身的密封;5加强检修控制,避免杂物进入系统;6将油站的排油烟口改向,避免对空气压缩机进气的影响;7增加叶轮水冲洗系统,根据实际情况或定期对叶轮进行冲洗,以便及时去除叶轮表面结垢,保证机组的稳定运行。(2减少对叶轮的磨损检修时,发现在叶轮的叶片根部常有磨损的现象,有时还被磨穿,见图3 。图3叶片磨损54第25卷第5期陈仁来1空气压缩机振动原因分析及改进措施为此,采取了如下措施:1由于疏水器能力不够,我们给每个中间冷却器都增加了相同型号的疏水器。为确保冷凝液能全部排出,还将连接中间冷却器的疏水器的旁通阀保持一定的开度,以避免中间冷却器内部积水进入下一级,结构的改进见图4 ;图4结构

9、的改进2将连接疏水器的回气管阀门关闭,以防压差冷凝液进入到前一级;3将各级的进口铸铁管道内部进行防腐处理,避免管道产生铁锈。(3改进叶轮的焊接形式根据实际工作情况,目前已将闭式叶轮的钎焊方式改为电焊,避免了工作介质中的一些元素对叶轮钎焊材料的腐蚀。(4运行中空气压缩机出现振动较大时,除对叶轮进行冲洗外,还可考虑采取如下措施:1适当调整润滑油温度,以改变油膜的刚度系数,从而改善轴承座的等效刚度系数,恢复转子的原始动平衡状态。可通过公式来判断:K 等=c (k -m2/(c +k -m 2=k -m2/1+(k -m 2/c 式中:k 轴承座与基础的等效静刚度系数;c 轴瓦处油膜的刚度系数;m 等

10、效参振质量;角速度。即随着油膜刚度系数c 的变化,等效刚度系数也随着变化。2根据各级的进、出口温度,特别是当出口温度较低时,应及时调整疏水器旁通阀的开度,加大排放量,梅雨季节更应注意。参考文献:1高慎琴主编1化工机器第一版M1北京:化学工业出版社,19921560(上接第43页实现。透平压缩机各运行参数及控制通过计算机软件实现,达到了改造的目的,开创了电液控制执行机构在大型透平压缩机调速系统上应用的先河。通过与原调速系统相比,具有以下优点:表2技术参数项目参数项目参数伺服油缸行程/mm70分辨率1/600系统工作油压/MPa9输入信号/m A 420正常运行推力/N22000备用泵启动值/MPa <515最大推力/N30000蓄压器压力低报/MPa <610全行程运行时间/s<110工作油温/2040位置控制精度1/200过滤精度/m 5工作液压油20号油温报警/>60(1调速控制精度高,转速波动小;(2取掉了调速油与透平压缩机大油箱的联系,解决了因压缩机大油箱油密封、油污染和过滤精度低造成的调速油缸卡闭现象;(3运行稳定(压力高9MPa 调节灵敏,无故障发生。石油石化装置70年代末大量进口的国外透平压缩机大部分已运行20多年。通过改造可以保证透平压缩机调速