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氧氣透平壓縮機(jī)低壓缸軸振問題分析

  【壓縮機(jī)網(wǎng)】2010年,河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠建成投產(chǎn)一套KDONAr-10000/3600/320型空分裝置,采用分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)制冷、無氫制氬、氧氮外壓縮流程,由開封東京空分集團(tuán)公司設(shè)計(jì)成套供貨。其中氧壓機(jī)采用杭州某透平公司生產(chǎn)的氧氣透平壓縮機(jī)(以下簡稱氧透),產(chǎn)品代號T1YS52B,將空分裝置生產(chǎn)的10000Nm3/h低壓氧氣壓縮后送入廠區(qū)氧氣管網(wǎng)。

  一、機(jī)組簡介

  該氧透機(jī)組是高低壓雙缸、八級壓縮、五級冷卻、水平剖分離心式。采用額定功率2000kW、額定電流137A的異步電機(jī)驅(qū)動,經(jīng)齒輪增速機(jī)增速到16759r/min帶動壓縮機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)器參數(shù)如下表:

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  氧透主機(jī)在大廠房二樓,從北向南依次布置著主電機(jī)、增速機(jī)、低壓缸、高壓缸,排成一列,它們之間采用膜(疊)片聯(lián)軸器。低壓缸端軸振測點(diǎn)分別是XIAS3401、XIAS3402(以下分別簡稱1點(diǎn)、2點(diǎn)軸振)位于北端軸承上;XIAS3403、XIAS3404(以下分別簡稱3點(diǎn)、4點(diǎn)軸振)位于南端軸承上,XIAS3405、XIAS3406(以下分別簡稱5點(diǎn)、6點(diǎn)軸振)位于高壓缸北端軸承上,XIAS3407、XIAS3408(以下分別簡稱7點(diǎn)、8點(diǎn)軸振)位于南端軸承上。

  2019年4月份,在連續(xù)運(yùn)行兩年半時(shí)間后,進(jìn)行停機(jī)維保:拆檢各軸承,其中高壓缸的高壓側(cè)徑向軸承瓦塊有輕微磨損跡象,予以更換五塊新瓦塊,斷開各聯(lián)軸器進(jìn)行復(fù)測,對中情況并未調(diào)整。開機(jī)運(yùn)行后八個(gè)軸振測點(diǎn)平穩(wěn)。但運(yùn)行到6月份,低壓缸軸振測點(diǎn)開始出現(xiàn)異常波動現(xiàn)象:1、2點(diǎn)軸振同時(shí)升高,同一時(shí)間3、4點(diǎn)同時(shí)下降,低壓缸兩個(gè)軸承的軸振測點(diǎn)同時(shí)相反趨勢變化,波動幅度最大有5um,有時(shí)伴隨著高壓缸的5、6、7、8點(diǎn)會在同一時(shí)間波動,幅值變化1um。軸振并不是一直波動,而是八個(gè)測點(diǎn)有時(shí)平穩(wěn)有時(shí)波動,每次波動間隔時(shí)間不固定,毫無規(guī)律,波動時(shí)低壓缸、高壓缸軸位移始終穩(wěn)定。每個(gè)軸承上的兩個(gè)測點(diǎn)是相同趨勢變化。如圖1中趨勢圖所示,在15:06:17時(shí)3、4點(diǎn)軸振降到最低時(shí),然后開始上升,15:09:53達(dá)到最高。波動幅值如下:

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  XIAS3405:天藍(lán)色、XIAS3406淺藍(lán)色、XIAS3407黃色,這三個(gè)點(diǎn)基本是平穩(wěn),分別是2.0、2.9、7.0um;

  XIAS3408:此時(shí)因其它原因其軸振變送器拆下未安裝。

  針對氧透軸振波動情況,進(jìn)行采取一系列措施。

03.JPG

  二、處理經(jīng)過

  1.首先懷疑儀表干擾問題。軸振測量采用派利斯產(chǎn)品,檢查到軸振變送器TM301信號電纜是三芯紅綠黃電纜,在DCS機(jī)柜處,綠線接到了UPS供電的220V空開上,為現(xiàn)場柜內(nèi)TM900電源模塊供電。該現(xiàn)場柜內(nèi)的1、2點(diǎn)軸振變送器電纜的綠線作為了220V的L、N線,屬于安裝施工不規(guī)范。于是另接電源電纜到現(xiàn)場柜內(nèi),電源與信號線不得共用一根電纜,但處理后軸振仍波動;于是再將1、2點(diǎn)在軸振變送器處對調(diào)延長電纜,3、4對調(diào),6、8對調(diào),但是波動仍舊出現(xiàn)。隨后在現(xiàn)場TM900電源的負(fù)極處增加接地,以上措施均未見改善軸振波動情況,所以排除了儀表測量問題;

  2.化驗(yàn)潤滑油,其粘度、閃點(diǎn)等參數(shù)合格;

  3.因運(yùn)行中一二級冷卻器氧氣側(cè)壓力分別是0.11MPa、0.27MPa,而循環(huán)水壓力0.30MPa,若冷卻器串漏,水分會進(jìn)入氣側(cè),被帶入沖擊到葉輪上,造成波動。于是用露點(diǎn)儀在線檢測送氣管道樣氣,顯示-85℃,因此排除冷卻器串漏問題;

  4.于2019年9月7日將另一套空分裝置三臺活塞氧壓機(jī)開啟,通過中低壓并網(wǎng)管道送氣,從而停下該氧透機(jī)組。拆開各聯(lián)軸器護(hù)罩檢查聯(lián)軸器完好;拆各軸承檢查,未見瓦塊損壞,但部分瓦塊上有積炭,予以清除;高壓缸低壓側(cè)軸承中分面軸承蓋上有斑點(diǎn),怕受力不均勻,用銼刀予以修復(fù);各軸振測點(diǎn)重新復(fù)測安裝間隙電壓。開機(jī)后軸振很平穩(wěn),但運(yùn)行六天后,又恢復(fù)以往的波動情況;

  5.2020年1月2日利用系統(tǒng)停機(jī)更換空壓機(jī)勵(lì)磁柜機(jī)會,氧透進(jìn)行檢查高、低壓缸聯(lián)軸器兩側(cè)的徑向軸承,未發(fā)現(xiàn)異常,開機(jī)后平穩(wěn),運(yùn)行六天,即8日開始出現(xiàn)波動,依然是1、2點(diǎn)同時(shí)下降,3、4點(diǎn)同時(shí)上升,5點(diǎn)上升,其他測點(diǎn)穩(wěn)定。

  6.在2020年6月8日邀請?jiān)\斷公司來現(xiàn)場,采用美國羅克偉爾自動化-恩泰克公司機(jī)械設(shè)備預(yù)測維修系統(tǒng),進(jìn)行振動狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷,其結(jié)論:

 ?。?)增速機(jī)振動合格;

 ?。?)電機(jī)轉(zhuǎn)子、高低壓缸轉(zhuǎn)子、增速機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡正常;

 ?。?)高低壓缸之間聯(lián)軸器對中較差;

 ?。?)機(jī)組不存在機(jī)械松動故障跡象;

 ?。?)增速機(jī)齒輪嚙合狀態(tài)正常;

 ?。?)電機(jī)自由端定子氣隙不均勻;

 ?。?)機(jī)組滑動軸承油膜穩(wěn)定,沒有磨損跡象。

  給出維修建議:進(jìn)出口管膨脹節(jié)緊固狀態(tài)異常導(dǎo)致軸振波動異常。因各測點(diǎn)波動,但幅值仍在指標(biāo)范圍內(nèi),如果處理對中,檢修時(shí)間不允許,故繼續(xù)監(jiān)控運(yùn)行。

  7.在2020年8月24日,從13:50開始,1、2、3、4點(diǎn)軸振仍舊波動,本來相對平穩(wěn)的5、6點(diǎn)出現(xiàn)突升后開始波動,見圖2中趨勢圖最上邊的天藍(lán)色和淡藍(lán)色兩條線。首先通過對調(diào)延長電纜排除了測量問題,判斷屬于真實(shí)波動。于是在19:00臨時(shí)停機(jī),檢查5、6點(diǎn)所在的軸承,即高壓缸低壓側(cè)軸承,其瓦塊上有積碳,用金相砂紙打磨。檢查管道上所有膨脹節(jié),其中一級排氣膨脹節(jié)掉出的一根限位螺桿予以恢復(fù)裝上;將高壓缸西側(cè)2個(gè)、南側(cè)1個(gè)調(diào)整對中用頂絲松開,因運(yùn)行中頂絲緊緊貼住缸體,會影響到缸體的熱膨脹,作為調(diào)整對中用螺桿頂絲應(yīng)該是自由狀態(tài)。處理完上述三項(xiàng)后,啟動氧透,開機(jī)后各測點(diǎn)很平穩(wěn),但在29日凌晨1、2、3、4點(diǎn)又開始波動,依舊只是平穩(wěn)五六天時(shí)間。即每次停機(jī)拆檢軸承后開機(jī)各點(diǎn)軸振都能平穩(wěn)不到一周時(shí)間就依然波動。

  2019年8月11日因電網(wǎng)原因機(jī)組跳閘,開機(jī)后軸振平穩(wěn),但數(shù)天后再次開始出現(xiàn)以往波動狀況。

  2019年12月20日和2020年8月22日因電網(wǎng)原因出現(xiàn)兩次跳車,啟動后低壓缸測點(diǎn)隨即開始波動。

  三、臨時(shí)應(yīng)對措施

  由于多次停機(jī)處理無法解決低壓缸軸振波動根本問題,雖然波動但均未超過報(bào)警值(33.6um),于是仍運(yùn)行使用,待有足夠的停機(jī)時(shí)間才能處理。這期間采取應(yīng)對措施如下:

  1.加強(qiáng)培訓(xùn)。掌握氧透故障停機(jī)時(shí)應(yīng)急處置措施,即通過中低壓并網(wǎng)開啟在停另一套空分的備用活塞機(jī),平時(shí)每周開啟油潤滑、盤車、充氮維保來保證這些備用活塞機(jī)完好備用,做到能隨時(shí)啟用。一旦氧透停機(jī)時(shí),氧氣能及時(shí)恢復(fù)供應(yīng);

  2.在氧透每次臨時(shí)停機(jī)時(shí),均進(jìn)行聯(lián)鎖停機(jī)試驗(yàn)和氣動調(diào)試,尤其氧氣進(jìn)口閥V3301、中壓旁通閥V3302、送氣閥V3306、緊急噴氮閥V3315、V3316這些帶有雙電磁閥的全開全關(guān)型氣動閥。試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場確定每只電磁閥都能聯(lián)鎖放氣,保證一旦故障停機(jī)時(shí)聯(lián)鎖動作安全可靠性。

  3.作為重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備,每小時(shí)操作工巡檢和專業(yè)組點(diǎn)檢結(jié)合,有任何不同于過去的波動異?,F(xiàn)象及時(shí)上報(bào)。

  四、問題徹底解決

  2020年10月,該套10000空分裝置扒砂大修,氧透有足夠的時(shí)間進(jìn)行拆檢,邀請專業(yè)維修單位入廠檢修氧透。拆檢各軸瓦,其中增速機(jī)高速軸止推軸承有劃痕,予以刮刀修復(fù);低壓缸南側(cè)軸瓦2塊下瓦巴氏合金有短小裂紋,予以更換新瓦塊;電機(jī)與增速機(jī)之間的疊片聯(lián)軸器上裂紋的絕緣襯套全部更換;拆開各聯(lián)軸器進(jìn)行復(fù)測,并進(jìn)行調(diào)整對中:低壓缸南北兩側(cè)分別增加5絲、10絲紫銅皮,電機(jī)后軸承座下增加20絲紫銅皮,最終對中結(jié)果如下:

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  電機(jī)與增速機(jī):東張口0.025電機(jī)偏西0.02;下張口0.015電機(jī)高0.01

  增速機(jī)與低壓缸:西張口0.01低壓缸偏西0.005;下張口0.015低壓缸高0.01

  低壓缸與高壓缸:東張口0.015高壓缸偏東0.005;下張口0.02高壓缸高0.03

  吊開高、低壓缸頂蓋,檢查轉(zhuǎn)子和蝸殼流道、各密封,檢查導(dǎo)葉動作情況。按設(shè)備使用說明書中的技術(shù)要求進(jìn)行復(fù)測各安裝間隙裝配主機(jī)。同步拆檢一樓防火墻內(nèi)4只氣體過濾器、檢查各進(jìn)排氣管道上膨脹節(jié),將排氣溫度和蝸殼溫度原普通儀表屏蔽電纜更換為E型熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線,消除熱電偶測量誤差。

  大修結(jié)束,氧透開機(jī)后,各軸振測點(diǎn)平穩(wěn),分別是6.6、16.7、17.0、12.2、2.7、2.8、8.5、10.2um,截止目前已連續(xù)運(yùn)行三個(gè)月均正常。

  五、結(jié)束語

  氧透機(jī)組作為空分裝置的關(guān)鍵重點(diǎn)設(shè)備,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,自動化程度高,操作簡單、方便。平時(shí)務(wù)必加強(qiáng)巡檢,每月做好備用油和排煙風(fēng)機(jī)啟停聯(lián)鎖維保試驗(yàn),確保輔助備用動設(shè)備完好;主機(jī)停機(jī)期間做好各項(xiàng)維保工作,由于其在安全性和可靠性的特殊要求及機(jī)組的精密性,主機(jī)的大修工作必須引起足夠的重視,需邀請廠家專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)或直接委托專業(yè)維修單位按照說明書要求進(jìn)行;作為用戶,應(yīng)該自始至終參與,逐項(xiàng)把關(guān)驗(yàn)收。


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