楊兆亮

（濟(jì)南鮑德氣體有限公司，山東濟(jì)南250101）

SVK 40-3S型離心式壓縮機(jī)振動(dòng)大故障分析與處理

楊兆亮

（濟(jì)南鮑德氣體有限公司，山東濟(jì)南250101）

針對(duì)SVK40-3S型離心式壓縮機(jī)開車過程中，一二級(jí)轉(zhuǎn)子振動(dòng)大造成壓縮機(jī)聯(lián)鎖停車故障，經(jīng)原因分析查找，發(fā)現(xiàn)低速轉(zhuǎn)子推力盤松動(dòng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生軸向竄動(dòng)是造成一二級(jí)葉輪損壞的主要原因。通過對(duì)大齒輪推力面進(jìn)行修磨后重新裝配各級(jí)推力盤的方法，成功解決了轉(zhuǎn)子振動(dòng)大故障，取得了良好的檢修效果。

離心壓縮機(jī)；轉(zhuǎn)子；振動(dòng)；分析；推力盤

1 前言

濟(jì)南鮑德氣體有限公司現(xiàn)有多臺(tái)SVK系列離心式壓縮機(jī)，肩負(fù)著空氣、氮?dú)鈮嚎s供應(yīng)任務(wù)。2012年11月，SVK40-3S型離心式空壓機(jī)在開機(jī)啟動(dòng)過程中，因一二級(jí)轉(zhuǎn)子振動(dòng)大聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作停車。經(jīng)過細(xì)致分析查找出了故障發(fā)生的原因，并制定了相應(yīng)的檢維修方案，檢修后該空壓機(jī)一直安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2 設(shè)備基本情況

SVK40-3S型離心式空壓機(jī)由沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造。壓縮機(jī)本體安裝在油箱上，中間氣體冷卻器及電機(jī)單獨(dú)布置。三級(jí)壓縮，主動(dòng)齒輪軸帶動(dòng)兩個(gè)從動(dòng)齒輪軸作增速運(yùn)轉(zhuǎn)，兩個(gè)級(jí)間冷卻器布置在箱體兩側(cè)，本機(jī)組采用恒壓控制方式。該壓縮機(jī)設(shè)計(jì)流量為30000 m3/h、進(jìn)口壓力為0.1 MPa、出口壓力為1.0 MPa、一二級(jí)轉(zhuǎn)速為15294 r/min、三級(jí)轉(zhuǎn)速為20228 r/min。圖1為SVK40-3S型離心式壓縮機(jī)總剖圖。

3 故障及原因分析

3.1 故障現(xiàn)象

2012年11月3日，操作人員在啟動(dòng)SVK40-3S空壓機(jī)過程中，機(jī)組因一二級(jí)轉(zhuǎn)子振動(dòng)大保護(hù)控制聯(lián)鎖停機(jī)。同時(shí)，現(xiàn)場操作人員聽到啟動(dòng)過程中，機(jī)組發(fā)出金屬摩擦聲。從設(shè)備運(yùn)行故障報(bào)警信息看，空壓機(jī)停機(jī)時(shí)一、二級(jí)軸振動(dòng)位移值分別為95滋m、105滋m，而一二級(jí)軸振動(dòng)位移保護(hù)聯(lián)鎖停車值為78.7滋m，故該設(shè)備在一二級(jí)振動(dòng)位移測量值大于保護(hù)控制聯(lián)鎖值時(shí)發(fā)生停機(jī)故障。

3.2 原因分析

根據(jù)設(shè)備故障現(xiàn)象，工程技術(shù)人員初步分析空壓機(jī)一二級(jí)軸位移振動(dòng)大故障停機(jī)的原因可能是壓縮機(jī)一二級(jí)軸瓦或轉(zhuǎn)子有異常，所以決定對(duì)該機(jī)組進(jìn)行解體檢查。

首先，檢修人員打開空壓機(jī)增速箱，檢查各級(jí)軸瓦使用情況，發(fā)現(xiàn)一二級(jí)瓦塊磨損嚴(yán)重，部分瓦塊巴氏合金已經(jīng)脫落，其余軸瓦并未發(fā)現(xiàn)異常；其次，對(duì)各級(jí)進(jìn)氣管道及蝸殼端板進(jìn)行拆卸，檢查各級(jí)葉輪運(yùn)行情況。發(fā)現(xiàn)一二級(jí)葉輪葉片邊緣卷邊損壞，這是導(dǎo)致一二級(jí)轉(zhuǎn)子振動(dòng)大的直接原因。

圖1 SVK40-3S型離心式壓縮機(jī)總剖圖

然而，導(dǎo)致葉輪葉片邊緣損壞的可能原因，經(jīng)研究分析有以下三方面：

（1）管道內(nèi)有異物進(jìn)入，造成一二級(jí)葉輪與型環(huán)摩擦。

（2）頻繁開停車影響。機(jī)組頻繁開停車會(huì)使轉(zhuǎn)子平衡被破壞，停車時(shí)會(huì)把積在轉(zhuǎn)子上的塵土或其他氧化物不均衡地脫落，破壞了轉(zhuǎn)子的平衡。在開停機(jī)瞬間有很大的轉(zhuǎn)矩對(duì)齒輪軸瓦及密封沖擊磨損很大，雖然密封與軸配合在合格范圍內(nèi)，但會(huì)產(chǎn)生磨損很大的軸位移，總會(huì)對(duì)密封與軸的某一點(diǎn)產(chǎn)生磨損破壞，使密封或軸的表面光滑度下降，從而使振動(dòng)加大，以至損壞設(shè)備。

（3）設(shè)備長期運(yùn)行，葉輪自身疲勞損傷。

經(jīng)過對(duì)設(shè)備現(xiàn)場及增速箱進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)一二級(jí)轉(zhuǎn)子、三級(jí)轉(zhuǎn)子推力盤間隙測量值已嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)值，使得運(yùn)轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)，導(dǎo)致葉輪損壞。故可推斷葉輪損壞的主要原因，就是轉(zhuǎn)子推力盤失效，并非管道內(nèi)有異物及葉輪自身疲勞造成葉輪損壞。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子局部示意圖見圖2，推力間隙實(shí)測值見表1。

圖2 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子局部示意圖

表1 各級(jí)推力間隙值

4 故障處理

經(jīng)與廠家技術(shù)人員溝通，并根據(jù)送修零部件檢測結(jié)果決定對(duì)一、二級(jí)葉輪葉片邊緣卷邊部分打磨修整后繼續(xù)使用，并補(bǔ)制一二級(jí)齒輪軸、各級(jí)軸瓦，對(duì)大齒輪齒面及推力面進(jìn)行修磨后重新裝配推力盤，然后對(duì)一二級(jí)轉(zhuǎn)子，三級(jí)轉(zhuǎn)子做低速動(dòng)平衡。

設(shè)備生產(chǎn)廠家將增補(bǔ)維修的零部件加工完畢后，派技術(shù)人員對(duì)機(jī)組回裝進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。

首先，對(duì)箱體各級(jí)軸承區(qū)內(nèi)孔徑進(jìn)行測量，去除軸承區(qū)高點(diǎn)，同時(shí)對(duì)各級(jí)軸承座及瓦背進(jìn)行裝配研磨。用安替克清洗大齒輪并安裝后，測量大齒輪兩端等高。

其次，裝配一二級(jí)、三級(jí)轉(zhuǎn)子后，分別對(duì)一二級(jí)、三級(jí)齒面接觸情況進(jìn)行檢查，采用墊紙法來調(diào)整齒面接觸，同時(shí)測量各級(jí)推力盤間隙值。

第三，用標(biāo)準(zhǔn)量塊對(duì)大齒輪與一二級(jí)齒輪軸的中心距進(jìn)行測量。在調(diào)整軸中心距的同時(shí)將齒面接觸情況考慮在內(nèi)，經(jīng)過多次嘗試在一二級(jí)軸瓦處采用墊紙法調(diào)整軸中心距及齒面接觸，最后在保證軸中心距差0.01 mm范圍內(nèi)及齒面接觸面積>85%的條件下，對(duì)一二級(jí)軸承區(qū)下瓦進(jìn)行修磨。

第四，采用打表法測量各級(jí)齒輪嚙合間隙后，安裝各級(jí)型環(huán)。用抬軸法測量軸瓦徑向間隙值及緊力值。

第五，對(duì)機(jī)組潤滑油系統(tǒng)進(jìn)行清洗檢查后更換潤滑油，重新復(fù)核電機(jī)與增速箱的中心對(duì)中情況，結(jié)果表明對(duì)中情況良好。

開機(jī)試車，空壓機(jī)正常加載后，機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，排氣量、排氣壓力均未受一二級(jí)葉輪葉片磨損而減少，詳見表2檢修前后壓縮機(jī)性能對(duì)比。

表2 SVK40-3S離心空壓機(jī)檢修前后運(yùn)行參數(shù)對(duì)比表

根據(jù)檢修前后運(yùn)行數(shù)據(jù)比較可以看出，一二級(jí)葉輪邊緣損壞未對(duì)機(jī)組性能產(chǎn)生很大的影響，排氣量、排氣壓力均符合設(shè)計(jì)要求。

5 總結(jié)

通過此次對(duì)SVK40-3S型離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)大的故障檢修，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子推力盤間隙變大引起的推力盤失效對(duì)設(shè)備本身損壞的嚴(yán)重性，促使我們?cè)诮窈蟮臋z修作業(yè)中對(duì)推力盤間隙的關(guān)注。與此同時(shí)，我們還利用此次檢修機(jī)會(huì)對(duì)該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、軸瓦、齒輪及齒輪箱進(jìn)行了全面的檢查與維修，嘗試了對(duì)損壞的壓縮機(jī)葉輪葉片進(jìn)行修整后再利用的檢修方法，掌握了此類故障處理的方法和步驟，積累了大量的現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)。目前通過對(duì)該空壓機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)分析來看，設(shè)備使用性能沒有明顯變化，能夠滿足工藝生產(chǎn)要求。

[1]張立發(fā)，翟所斌.大型空分裝置離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障分析及處理[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2008(3)：73-75．

[2]安文英.空壓機(jī)軸振動(dòng)原因分析及處理[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2010(4)：64，70．

[3]盛強(qiáng).離心式壓縮機(jī)軸振動(dòng)超標(biāo)的原因分析[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2005 (6)：53-55．

[4]王書敏，何可禹.離心式壓縮機(jī)技術(shù)問答（第2版）[M].北京：中國石化出版社，2012．

[5]金建羊.齒輪式離心壓縮機(jī)中推力盤的特點(diǎn)及軸向力原理[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2002(3)：17，20-21.

5 結(jié)語

馬鋼第二煉鐵總廠3#高爐干式TRT的運(yùn)行實(shí)踐證明，通過對(duì)BDC技術(shù)的改進(jìn)，并且提高TRT入口的煤氣溫度，可以有效地防止透平機(jī)轉(zhuǎn)子積灰結(jié)垢機(jī)會(huì)，保證TRT機(jī)組的設(shè)備可開動(dòng)率，提升TRT資源綜合利用水平。

[參考文獻(xiàn)]

[1]徐偉民.國產(chǎn)TRT推廣應(yīng)用中應(yīng)注意的問題[J].煉鐵，1998，17（1）.

[2]何平等.提高干式TRT運(yùn)轉(zhuǎn)率的煤氣凈化工藝改造[J].冶金能源，2001，20（5）.

[3]鄭秀萍.TRT技術(shù)及其節(jié)能環(huán)保作用（上）[J].通用機(jī)械，2004，9.

[4]鄭秀萍.TRT技術(shù)及其節(jié)能環(huán)保作用（下）[J].通用機(jī)械，2004，10.

[5]鄭秀萍等.干式TRT的研制和應(yīng)用[J].通用機(jī)械，2006，04.

[6]李明等.國產(chǎn)TRT發(fā)電機(jī)組在馬鋼高爐上的應(yīng)用[J].冶金動(dòng)力，2003，2.

收稿日期：2013－08－15

作者簡介：吳奕明（1963－），男，1990年畢業(yè)于華東冶金學(xué)院機(jī)械專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事設(shè)備管理工作。

Analysis and Treatment of Vibration Problem of the SVK 40-3S Centrifugal Compressor

YANG Zhaoliang
(JinanBaodeGasCo.,Ltd.,Jinan,Shandong250101,China)

Big vibration in the primary and secondary rotors led to compressor interlocking shutdown during operation of the SVK40-3S centrifugal compressor.It was found through analysis that the main cause of damage in the primary and secondary impellers was the axial float of rotor during operation caused by looseness of thrust discs of low-speed rotors.The vibration problem was successfully solved by reassembling all thrust discs after grinding the thrust surface of big gears,which achieved good repair effect.

centrifugal compressor;rotor;vibration;analysis;thrust disc

TH 45

B

1006-6764(2014)02-0028-03

2013－11－05

楊兆亮（1987－），男，2010年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事設(shè)備管理工作。