李延民

（河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司機械動力部，河南平頂山 467013）

氧化氮壓縮機振動原因分析與處理

李延民

（河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司機械動力部，河南平頂山 467013）

從設(shè)備安全穩(wěn)定運行角度出發(fā)，對硝酸氧化氮壓縮機設(shè)備軸振動原因進行分析判斷，消除設(shè)備運行隱患，保證機組較長周期穩(wěn)定運行。

氧化氮壓縮機；軸振動；分析判斷與處理

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.12

0 前言

氧化氮壓縮機是河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司硝酸裝置四合一機組的關(guān)鍵設(shè)備，運行狀況好壞直接決定由汽輪機、氧化氮壓縮機、變速機、軸流空氣壓縮機、尾氣透平膨脹機組成四合一機組的運行、工作效率和工作質(zhì)量，進而影響硝酸產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，關(guān)系到硝酸裝置生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定運行，對后續(xù)己二酸生產(chǎn)也會產(chǎn)生較大影響。

1 工藝概述

汽輪機提供原動力，帶動軸流空氣壓縮機，空氣與氨反應(yīng)生成氮氧化物氣體，經(jīng)過低壓反應(yīng)冷凝器，溫度降低生成一定量的稀硝酸。稀硝酸與氮氧化物氣體混合物進入氧化氮分離器進行分離，稀硝酸分離下來。未參加反應(yīng)的多余的氧化氮氣體，進入壓縮機內(nèi)加壓，提高吸收壓力，加壓后的氣體進入硝酸吸收塔加水吸收，生成65%的硝酸。經(jīng)過吸收塔剩余尾氣加熱，由尾氣透平膨脹做功和汽輪機共同驅(qū)動空氣軸流壓縮機和氧化氮壓縮機，做功完成硝酸的生產(chǎn)。其中，氧化氮壓縮機是離心式壓縮機，共有4級，由葉輪、主軸、迷宮式密封、平衡鼓和軸承組成，轉(zhuǎn)速是10 060 r/min，軸承是滑動軸承。

2 壓縮機存在問題

2.1 絲網(wǎng)破損引起氧化氮壓縮機振動高

（1）故障現(xiàn)象。氧化氮壓縮機2010年9月安裝完畢，投入運行時入口端軸振動值均＜10 μm，出口端軸振動值在10～18 μm，運行狀況良好。2011年11月10日，軸承振動逐步升高，由10 μm爬升到72 μm（原設(shè)置是75 μm報警，80 μm停車），且一直緩慢爬升。對故障現(xiàn)象進行分析，并在2011年12月21日開蓋檢查后發(fā)現(xiàn)，壓縮機一級葉輪入口葉片上有破碎的絲網(wǎng)，已占據(jù)葉輪入口30%空間（圖1）。打開氧化氮分離器檢查，發(fā)現(xiàn)分離器破損嚴(yán)重（圖2）。

圖1 壓縮機一級葉輪入口葉片

圖2 分離器破損狀況

（2）原因分析。生產(chǎn)10萬t稀硝酸裝置使用的是雙加壓法生產(chǎn)，氮氧化物壓縮機入口必須有氧化氮分離器分離掉已產(chǎn)生的硝酸，才能保證進壓縮機的氣體全部是氮氧化物氣體。由于該氧化氮分離器是機械式分離器，下部為帶鉤型高效分離器，上部為加圓餅狀分離器，分離效果差。加之過流直徑僅有800 mm，較小的截面與較快的流速極易造成絲網(wǎng)撕破。并且稀硝酸腐蝕性強，使絲網(wǎng)分離器上的絲網(wǎng)柔韌性變差，造成絲網(wǎng)撕爛、破損，絲網(wǎng)碎屑進入并附著在壓縮機一級葉輪入口，高速轉(zhuǎn)子由于沾有異物，振動遂逐步上升。排除方法：做壓縮機高速動平衡，無異?，F(xiàn)象，裝機開車后恢復(fù)正常。為保證氧化氮壓縮機穩(wěn)定運行，將原分離器改為高效耐腐蝕纖維分離器，2014年10月安裝后運行至今，運行效果理想。

2.2 轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動問題

（1）故障現(xiàn)象。2015年12月8日定期更換鉑網(wǎng)后開車，壓縮機轉(zhuǎn)速在2000 r/min時，進口軸承振動10 μm、出口軸承振動12 μm（屬正常范圍）；4200 r/min時，入口軸承振動升到57 μm，出口軸承升到45 μm；6100 r/min時，入口軸承升到75 μm，出口軸承升到68 μm；7600 r/min時，設(shè)備跳車停機。后經(jīng)9次開車，均出現(xiàn)此現(xiàn)象，無法正常開車。經(jīng)S8000振動圖譜分析，對停車前、后軸承上2個測點的波形頻譜圖對比，結(jié)論：①轉(zhuǎn)子不平衡。②壓縮機出口端軸瓦磨損量大。③壓縮機存在氣隙偏心。④壓縮機與變速機不對中，波及到壓縮機轉(zhuǎn)子等，對振動產(chǎn)生影響。

（2）原因分析。經(jīng)開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)軸瓦間隙為0.33 mm，較上次安裝時大0.06 mm；油封間隙0.11 mm，比上次安裝時大0.02 mm，且有明顯的磨損變形痕跡（圖3）。檢查轉(zhuǎn)子發(fā)現(xiàn)平衡鼓上有明顯的磨損，中間迷宮式密封磨損嚴(yán)重（圖4）。

圖3 磨損變形痕跡

圖4 中間迷宮式密封磨損情況

（3）排除故障。①拆裝轉(zhuǎn)子，更換平衡鼓破損密封片，做轉(zhuǎn)子探傷處理等。做高速動平衡，轉(zhuǎn)子入口側(cè)不平衡量由50 mm/s降為4.9 mm/s，出口由20 mm/s降為10.7 mm/s，恢復(fù)正常。②轉(zhuǎn)子回裝，重新對中，上下偏差0.02 mm，左右偏差0.01 mm，軸向偏差0.01 mm，符合要求。開車運行，壓縮機入口振動9 μm，出口振動12 μm，設(shè)備運行平穩(wěn)。

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〔編輯 王永洲〕