劉春旺 侯振宇

（中石化股份公司天津分公司，天津 300271）

某石化公司230萬t/a延遲焦化裝置富氣壓縮機為2MCL607型離心式壓縮機，驅動機采用3.5MPa蒸汽背壓式透平驅動，其壓縮介質為裝置內焦化富氣和來自裝置外的五股氣體的混合氣體。壓縮機工藝參數為：入口壓力0.04MPa，入口溫度40℃，出口壓力1.3MPa，出口溫度130℃，額定流量39 699m3/h，額定轉速8 093r/min，軸功率4 485kW。驅動機型號為：NG32/25，輸出功率4 824kW，額定流量40t/h，出口壓力0.5MPa。該機組是煉油裝置的關鍵設備。

一、振動原因分析

1.機組振動波動原因分析

該機組于2012年8月下旬進行大修，同年10月6日機組投入運行，運行2天左右，富氣壓縮機突然發(fā)出異響并持續(xù)不斷，查看在線監(jiān)測系統記錄，異常現象發(fā)生時壓縮機兩端測點振動幅值大幅增大，由平穩(wěn)運行時的13μm最大增大到52μm，已經達到了系統設置報警值50μm。圖1為機組振動測點布置簡圖，從振動趨勢圖圖2所示，振動幅值增大主要由1倍頻增大造成，如圖3所示，此過程汽輪機兩端測點振動幅值基本未變，如圖4所示，這一現象表明，機組主要振動源不在汽輪機上而在壓縮機上。

現場對機組殼體進行振動監(jiān)測，壓縮機兩端軸承位置振動明顯大于汽輪機兩端，從機組測點頻譜圖上看，主要頻率成分為轉頻及其倍頻成分，還含有少量低頻，但幅值均較小，對機組所有地腳螺栓及軸承座進行振動監(jiān)測，基礎支撐剛度未發(fā)現異常。

圖1 機組振動測點布置簡圖

圖2 壓縮機兩端測點振動趨勢圖

圖3 壓縮機兩端測點1倍頻振動趨勢圖

圖4 汽輪機兩端測點振動趨勢圖

結合在線監(jiān)測系統記錄的振動趨勢，頻譜波形（圖5）、軸心軌跡等特征譜圖信息及故障發(fā)生時現場的表象特征，初步認為壓縮機振動幅值突然增大故障為工頻類故障，即轉子突發(fā)性動不平衡故障，產生的原因可能為轉子上零部件脫落，葉輪流道有異物附著、卡塞或壓縮介質帶液，使得機組振動值突然增大后穩(wěn)定在一定水平上。該機組轉子大修期間進行過高速動平衡，轉子系統本身動不平衡故障基本可以排除，懷疑可能由于壓縮介質本身組成發(fā)生了變化，進入到壓縮機入口由于過程中的冷卻和過濾器的聚集作用而產生凝液，使壓縮機壓縮介質帶液，造成機組轉子損傷，動平衡被破壞。富氣壓縮機壓縮的主要介質是由分餾塔頂出來的富氣，當分餾塔操作不當或者分餾塔頂油氣分離器液位過高時，富氣中就會夾帶著凝縮油。

2.機組輔助系統振動原因分析

在壓縮機振動波動過程中，該機組級間分液罐罐體振動加大，并出現間歇性尖鳴聲，對壓縮機級間分液罐進行振動監(jiān)測，級間分液罐示意圖如圖6所示，級間分液罐水平方向和分液罐排出管彎頭處振動值較大，速度均方根值達2.51mm/s，且現場出現明顯的振動噪聲，從各測點的頻譜圖上看，主要頻率成分為機組的激發(fā)頻率118Hz及其倍頻，在2X、3X頻率附近伴有差頻為12Hz的邊帶，懷疑級間分液罐進氣介質狀態(tài)發(fā)生變化，對分液罐內部構件受到較大的沖擊，內部格柵板可能變形或開焊。

圖5 壓縮機高壓端測點波形頻譜圖

圖6 壓縮機級間分液罐示意圖

3.工藝變化情況分析

查看機組DCS記錄數據，2012年8月8日11：15分左右引入外來高壓原料氣，壓力在0.4MPa左右，13：00時，高壓原料氣壓力突然升高到0.87MPa，然后壓力又迅速下降。從時間點上看，正是由于這股高壓原料氣的壓力波動導致異響的發(fā)出。外來高壓原料氣進裝置的流程是經過裝置邊界手閥后直接進入壓縮機級間冷卻器，然后進入級間分液罐，再通過壓縮機二段入口進入壓縮機。

結合機組工藝條件變化綜合分析得出該機組及段間分液罐振動噪聲異常的原因是由于進入壓縮機段間的高壓原料氣壓力驟升造成級間分液罐內部構件格柵板變形或開焊，格柵板在氣流的作用下不停振動，從而引起罐體的振動并引發(fā)噪聲。壓縮機振動升高的原因是由于段間分液罐分離質量下降，分液罐液面過高，進入壓縮機的氣體將分液罐中的凝液帶入，造成機組轉子損傷，動平衡被破壞，振動幅值突然變大。

二、機組解體情況

2012年10月18日在壓縮機大蓋掀開后發(fā)現，在二段處有很多粘油，甚至出現了結焦現象，而級間分液罐中發(fā)現有一塊格柵板變形。從機組解體情況來看，驗證了故障分析的準確性。

三、機組檢修對策

將壓縮機轉子返廠維修，并進行高速動平衡試驗，平衡精度滿足G1.0等級。現場對壓縮機機體內部進行清理。對中間分液罐格柵板開焊部位進行補焊，重新校核液位計標度，并清理罐體內部。

從2012年10月17日停機開始，用了3天時間修理完成并順利開車，各測點振動幅值均降至正常水平，裝置生產恢復正常。

[1]楊國安.機械設備故障診斷實用技術[M].中國石化出版社，2010.