陳理 許忠鋒（弛源化工有限公司，重慶 408601）

解析氣壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高的原因分析

陳理 許忠鋒（弛源化工有限公司，重慶 408601）

弛源化工有限公司聚四氫呋喃項(xiàng)中，甲醇制氫裝置采用變壓吸附脫除工藝氣，其中變壓吸附裝置中解析氣壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)電機(jī)振動(dòng)比較大，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全，經(jīng)過多次檢修，最終解決電機(jī)振動(dòng)大問題。

解析氣壓縮機(jī)；電機(jī)；振動(dòng)；變壓吸附

1 概述

弛源化工有限公司是以天然氣為原料生產(chǎn)聚四氫呋喃產(chǎn)品，主要由公用工程裝置、乙炔裝置、甲醇制氫裝置、甲醛裝置、BDO裝置、PT裝置組成，其中甲醇制氫裝置采用變壓吸附脫除工藝，通過吸附劑吸附脫除一氧化碳和二氧化碳等組分，凈化工藝氣，生產(chǎn)出99.99%的氫氣。其變壓吸附裝置（簡稱：PSA），在運(yùn)行期間，吸附劑再生時(shí)，經(jīng)水環(huán)真空泵抽真空后會(huì)產(chǎn)生脫附氣，其中一部分是CO2和H2O（g），一部分是CO、H2、H2O（g）的混合物。CO2和H2O直接排到大氣中，富含CO和H2的氣體又稱解析氣，經(jīng)與再生過程中的逆放氣在解析氣混合罐混合后，由解析氣壓縮機(jī)壓縮后送至到焚燒單元回收熱量。

解析氣壓縮機(jī)是無錫壓縮機(jī)廠生產(chǎn)的DW-23.3∕(0.2-2)-X型，雙作用兩缸無油往復(fù)式壓縮機(jī)，且可通過電磁閥控制4對進(jìn)氣閥工作狀態(tài)（工作或全開狀態(tài)），即可控制機(jī)組在25%、50%、75%、100%負(fù)荷運(yùn)行。

甲醇制氫裝置2014年開始試生產(chǎn)，2015年裝置逐步運(yùn)行平穩(wěn)，為發(fā)揮生產(chǎn)裝置的最大經(jīng)濟(jì)性，我們按計(jì)劃啟動(dòng)解析氣壓縮機(jī)回收解析氣。但在解析氣壓縮機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)解析氣壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)時(shí)高時(shí)低，不能長時(shí)間運(yùn)行，并且在停機(jī)后再啟動(dòng)壓縮機(jī)，振動(dòng)時(shí)恢復(fù)正常，時(shí)高居不下。

2 解析氣壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高的發(fā)現(xiàn)

2015年9月份甲醇制氫裝置開車后，根據(jù)開車網(wǎng)絡(luò)18日啟動(dòng)解析氣壓縮機(jī)，在運(yùn)行73.5h后，巡檢發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高，壓縮機(jī)被迫停機(jī)檢修。

經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)，兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)，因壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高而停機(jī)高達(dá)6次，嚴(yán)重影響工藝系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 解析氣壓縮機(jī)振動(dòng)高的原因分析

發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高現(xiàn)象頻發(fā)后，我們首先對壓縮機(jī)運(yùn)行情況、檢修情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間及檢修項(xiàng)目如下。

第1次運(yùn)行

停機(jī)原因：解析氣壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高。停機(jī)后檢查項(xiàng)目：1.復(fù)查對中；2.解析氣混合罐排水；3.潤滑油更換，油箱清洗；4.緊固電機(jī)及壓縮機(jī)基座螺栓。

第2次運(yùn)行

停機(jī)原因：前端工藝氣中斷，連鎖停機(jī)。

第3次運(yùn)行

停機(jī)原因：壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高。檢查項(xiàng)目：1.解析氣壓縮機(jī)電機(jī)單試；電機(jī)試車數(shù)據(jù)：前端：水平0.5；豎直0.4，軸向0.2mm∕s；后端：水平0.5；豎直0.3，軸向未測。2.再次復(fù)查對中。

第4次運(yùn)行

停機(jī)原因：前端聯(lián)鎖停車，機(jī)組聯(lián)鎖停車；壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)偏高。檢查項(xiàng)目：1.發(fā)現(xiàn)電機(jī)基座內(nèi)灌漿50%，剩余50%未灌漿，再次對電機(jī)基座灌漿。

第5次運(yùn)行

停機(jī)原因：解析氣壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)達(dá)到17mm∕s。電機(jī)振動(dòng)高時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)基座不穩(wěn)固，隨電機(jī)一同振動(dòng)。檢查項(xiàng)目：1.再次對電機(jī)進(jìn)行單試，未發(fā)現(xiàn)問題；2.召集各專業(yè)分別對壓縮機(jī)機(jī)、電、儀分別檢查，未發(fā)現(xiàn)問題；經(jīng)過5次檢查后，逐步發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高的原因另有隱情。

我們再次對電機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)原因逆向排查，對可能引起電機(jī)振動(dòng)高的原因，按照由易至難的思路，對壓縮機(jī)再檢查確認(rèn)。運(yùn)行情況如下。

第6次運(yùn)行

停機(jī)原因：壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高。在壓縮機(jī)運(yùn)行期間，對壓縮機(jī)氣閥穩(wěn)定進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)解析氣壓縮機(jī)調(diào)整負(fù)荷期間，各排氣閥溫度凌亂，與做功缸體不匹配；如下表：

表1.壓縮機(jī)運(yùn)行期間排氣溫度記錄表

除氣閥排氣溫度凌亂問題外，還發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)工藝負(fù)荷調(diào)整期間，機(jī)組打氣量瞬間與前期相比有所下降；電機(jī)機(jī)組不穩(wěn)固，電機(jī)帶動(dòng)機(jī)組一起振動(dòng)（基座自上而下水平振動(dòng)逐步衰減）電機(jī)振動(dòng)只有水平振動(dòng)高，其他都正常，壓縮機(jī)振動(dòng)正常。

針對發(fā)現(xiàn)的問題，制定有針對性的檢修項(xiàng)目，檢修項(xiàng)目如下：1.對解析氣壓縮機(jī)8個(gè)進(jìn)氣氣閥進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)8個(gè)氣閥中只有一個(gè)能夠正常工作，其余氣閥儀表氣孔有蠟質(zhì)阻塞；對氣閥泄漏情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)6個(gè)氣閥不同程度存在泄漏，將氣閥研磨后恢復(fù)，確保密封效果。2.對壓縮機(jī)入口管道過濾器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)過濾器內(nèi)存在很多水，且Y型過濾器無導(dǎo)淋，現(xiàn)場焊接導(dǎo)淋排水。3.采用工字鋼加固電機(jī)基座。4.復(fù)核電機(jī)基座水平度，無問題。

第7次運(yùn)行

停機(jī)原因：壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)大。檢查項(xiàng)目：1.壓縮機(jī)入口管道低點(diǎn)及解析氣混合罐帶水情況檢查，依舊帶水嚴(yán)重。對壓縮機(jī)入口管道帶水問題，要求運(yùn)行班組定期排水臨時(shí)保證壓縮機(jī)管道及緩沖罐內(nèi)無積水。同時(shí)考慮壓縮機(jī)經(jīng)試車后，未長時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可能存在設(shè)備問題、施工問題的思路對設(shè)備圖紙、現(xiàn)場安裝圖紙進(jìn)行倒查，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)入口管道支撐施工不完全的問題，并且發(fā)現(xiàn)出口緩沖罐無限流孔板。發(fā)現(xiàn)此問題，在材料具備后擇機(jī)進(jìn)行處理。

圖1.設(shè)備進(jìn)口局部截圖

圖2.設(shè)備進(jìn)口變更局部截圖

圖3.解析氣壓縮機(jī)入口管道蒸汽伴熱管單線圖

第8次運(yùn)行

停機(jī)原因：前端工藝氣中斷，被迫停機(jī)。檢修項(xiàng)目：1.依據(jù)壓縮機(jī)設(shè)備圖紙對壓縮機(jī)進(jìn)出口管道支撐進(jìn)行施工。

第9次運(yùn)行

停車原因：壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高。檢修項(xiàng)目：1.安裝壓縮機(jī)出口限流孔板。

第10次運(yùn)行

停機(jī)原因：解析氣壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高。

通過壓縮機(jī)10運(yùn)行情況及檢修項(xiàng)目的分析，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)與管道內(nèi)帶水問題相關(guān)。主要表現(xiàn)在，每次壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高后，壓縮機(jī)被迫停機(jī)后，對入口管道、出口管道、壓縮機(jī)進(jìn)出緩沖罐導(dǎo)淋排水均有水排出。

對發(fā)現(xiàn)解析氣帶水問題，對前端設(shè)備、工藝管道、工藝條件進(jìn)行復(fù)查。發(fā)現(xiàn)前端設(shè)備解析氣混合罐內(nèi)未設(shè)置氣體分布器（或擋板），可能致使前端水環(huán)真空泵出口氣體夾帶的水不能正常分離，或者水分離效果不佳，導(dǎo)致霧狀水汽流進(jìn)入到壓縮機(jī)入口管道，部分水汽經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后送至焚燒爐，剩余水汽在壓縮機(jī)入口緩沖罐前管道冷凝，壓縮機(jī)入口及出口管道的水在脈沖氣流的作用下，會(huì)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)與機(jī)組發(fā)生共振，導(dǎo)致質(zhì)量較輕的電機(jī)發(fā)生震動(dòng)。

壓縮機(jī)運(yùn)行中，入口管道及出口管道積水不能正常排出，只有在壓縮機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，將管道內(nèi)排水。

經(jīng)過軟件模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)入口逆放氣中含氣態(tài)水較少，但水環(huán)真空泵抽真空產(chǎn)生的解析氣中H2O（g）達(dá)到飽和，在冬季環(huán)境溫度遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)溫度工況下，導(dǎo)致真空泵氣態(tài)飽和水在環(huán)境溫度下冷凝，部分在緩沖罐分離，部分在管道中冷凝，導(dǎo)致管道內(nèi)有積水，在壓縮機(jī)運(yùn)行工況下不易排出，達(dá)到共振點(diǎn)而造成壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)。

4 解析氣壓縮機(jī)振動(dòng)高的解決措施

解析氣混合罐07V0204設(shè)備進(jìn)氣管道增加氣體分布器或加裝氣體折流板。如下圖1、圖2所示。

解析氣壓縮機(jī)入口管道考慮蒸汽夾套，解決氣體露點(diǎn)問題。如下圖3所示。

5 結(jié)語

通過對解析氣混合罐入口管口加裝折流板和入口管道安裝蒸汽伴熱管道，在環(huán)境溫度低的時(shí)候，及時(shí)投用蒸汽伴熱管道，從根本上解決解析氣壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高問題，經(jīng)2016年3月完成施工運(yùn)行至今，壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)良好。

運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)或電機(jī)振動(dòng)的原因多種多樣，以設(shè)備器件問題居多。而我們解析氣壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)高是因氣態(tài)水在管道中冷凝、累積，造成機(jī)組共振，表現(xiàn)出電機(jī)振動(dòng)高的現(xiàn)象，此問題異于常規(guī)，可在日常運(yùn)行維護(hù)中借鑒。

[1]天津大學(xué)物料化學(xué)教研室.物理化學(xué)[第四版].高等教育出版社.2001年12月第4版.