5C II 250MX3離心壓縮機的振動報警分析

5C II 250MX3離心壓縮機的振動報警分析

摘 要 通過5C II 250MX3壓縮機一起軸振動過大的現象及其處理過程，簡要說明了該類離心壓縮機在生產運行過程中容易產生的問題，并提出了幾點預防建議。
關鍵詞 振動 積炭 離心力 動平衡 間隙

1．機組簡介
5C II 250MX3離心壓縮機為美國英格索蘭公司制造，采用三級壓縮，三根單軸單葉輪形式的轉子呈正三角形分布在增速機的主動齒輪圓周面上，三級葉輪經增速后的轉速可達到29000r/min，電機功率為3310kW，排量為38000m3/h，進氣壓力0.099MPa，出口壓力為0.64 MPa，入口空氣過濾器為國產自潔式過濾器。
2．故障現象
該機組自投入運行以來，運行較為穩定。從2005年7月24日再次開車后，二級振動有所增大，最大值達到0.028mm(1.1 mils )。到2005年9月14日，該壓縮機二級振動多次達到或超過報警值0.029mm(1.15mils)。之后對油冷卻器進行清洗回裝與更換過濾器濾筒后正常啟機，故障依舊。9月17日拆出二級轉子后發現葉輪與擴壓器積炭非常嚴重、浮環密封已經產生磨損，經測量密封與軸的間隙值達到17μm，已經嚴重超過允許間隙值。徑向軸承與推力軸承沒有磨損。轉子送到廠家進行動平衡校核后，發現不平衡量較大，在經過廠家校驗后于9月29日回裝后第二次試車，在啟動15s之內的過程中，一、二、三級振值均超過0.025(lmils)，15s過后，三級振值超過聯鎖值(1.15mils )而聯鎖停機。
因壓縮機還沒有正常運轉就聯鎖停機，無法確定機器的運轉狀況，決定再次試機，同時將二級聯鎖停機值調至0.041(1.6mils) (原1.30mils)，三級聯鎖停機值調至0.047mm(1.85mils) (原1.15mils)后第二次開車，空載(進口閥開度15%,放空閥開度100%)啟動正常后，其一、二、三級振值分別為0.019mm (0.75mils) , 0.031 mm (1.2mils) , 0.043mm (1.7mils)左右，然后將進口閥開度由15％開打至20%，觀察一、二、三級的振動情況，三級振動繼續增大。當進口閥開大至30％時，三級超過0.047mm(1.85mils)聯鎖停機。
3．檢修情況
(1)二級轉子清理積炭并做動平衡（英格索蘭），清理擴壓器積炭；
(2)更換二級氣封；
(3)調整二級葉輪與擴壓器間隙[二級標準值為1.143mm(0.045lin)]，二級由檢修前的1.041mm(0.041in)調至檢修后的1.219mm(0.048in)；
(4)聯軸器對中找正，圓周、端面的偏差均在0.025mm內，符合設備技術要求。
4．故障原因分析
首先，因為這三次操作都是在正常情況下啟動壓縮機，尤其是第二次啟動后沒有進行提負荷，機組即發生連鎖停車，因此可以判斷不是由后續工藝及操作所帶來的影響。其次，二級轉子不平衡主要是由于葉輪積炭嚴重，并且分布不均勻，在葉輪高速運轉時，會產生非常大的離心力，導致振動加大，而在此過程中，由于振動的原因會造成積炭的局部脫落，也有使葉輪的不平衡量加大的可能，而與此同時由于振動的加大會造成軸運行過程中的彎曲變形，與密封產生摩擦造成浮環密封的磨損。但經過葉輪的動平衡后，應該不會再發生此種現象。經過認真分析檢修過程及重新校核安裝數據（完全符合廠家技術要求，并經服務工程師確認）后，分析認為二級轉子動平衡仍然是懷疑重點。而后由廠家證實由于動平衡機的問題導致本次不平衡量的修正不正確，需重新校核。第三、三級葉輪振動高，有可能與三級葉輪與擴壓器的間隙過小，在二級葉輪振動大的影響下造成葉輪與擴壓器碰撞而產生劇烈振動。經測量三級葉輪與擴壓器的間隙值只有0.203mm (0.008in)[標準值為0.889mm (0.035in )]，相差較大，由此判斷振動的增大與此有關。
隨后對壓縮機再次進行解體檢查，發現三級葉輪積炭也較多，但葉輪與擴壓器沒有明顯的摩擦痕跡，因此不再做動平衡處理，清理后回裝并將間隙值調至標準值0.889mm(0.035in)；對二級葉輪重新做動平衡并同時對一、二級的葉輪間隙進行了調整，一級調整到1.676mm (0.066in )，標準值為1.524mm (0.06in)，二級調整到1.219mm (0.048in )，標準值為1.143mm (0.045in )。
再次啟動壓縮機至正常工作狀態后，一級振動為0.020mm(0.78mils)，二級為0.013mm (0.53mils)，三級為0.015mm(0.59mils )，狀態良好。
5．小結
此次壓縮機振動高的原因主要是由于葉輪轉子的不平衡，及葉輪和擴壓器之間的間隙過小所致，而造成葉輪不平衡的原因主要是因為葉輪表面積炭的影響。而此類離心壓縮機的積炭要想完全避免又是不太可能，因此葉輪上的積炭勢必會影響到轉子的平衡狀況。可在日常的運行中注意下面幾點：(1)選用質量較好、精度較高的入口過濾器。如果在用的空氣過濾器精度較低，可以在過濾器外面加中效無紡布進行預過濾；(2)在有條件停機時檢測一下各級葉輪與擴壓器之間的間隙值（英格索蘭公司產品垂直剖分結構的特點使之很容易就可作到）；(3)注意觀察分析在線狀態監測的數據變化，分析葉輪的平衡情況，避免設備振動過大造成嚴重損失。