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        寒冬壓氣站離心式壓縮機振動故障診斷及預(yù)防措施

        2019-07-02 10:04:24史寧崗黃盛華俞曉艷
        石油天然氣學(xué)報 2019年3期
        關(guān)鍵詞:啟機壓氣梳齒

        史寧崗,黃盛華,俞曉艷

        1中國石油天然氣股份有限公司管道分公司,河北 廊坊

        2中國石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部,河北 廊坊

        3中國石油管道局工程有限公司技術(shù)服務(wù)中心,河北 廊坊

        1.引言

        陜京管道陽曲壓氣站離心式壓縮機RV050/03是干線天然氣增壓輸送的關(guān)鍵設(shè)備,系德國曼透平公司產(chǎn)品。驅(qū)動電機功率20 MW,電機額定轉(zhuǎn)速1800 r/min,通過變速箱帶動壓縮機,齒輪箱變比4.774;壓縮機額定轉(zhuǎn)速8593 r/min,工作介質(zhì)為天然氣,額定流量15257 m3/h (工況),出口壓力10 MPa [1]。該站壓縮機組4用1備,全年連續(xù)運轉(zhuǎn)。

        2.故障現(xiàn)象

        2018年12月27日,陽曲壓氣站2#機組在啟機過程中,壓縮機驅(qū)動端振動探頭VI4205X、VI4205Y及非驅(qū)動端振動探頭VI4202X、VI4202Y振動值均超過停機值(50 μm),啟機失敗。

        3.故障分析及診斷

        3.1.初步排查

        通過機組S8000振動檢測系統(tǒng)分析,振動呈現(xiàn)以下特征:振動頻率與轉(zhuǎn)頻相同,即振動存在較大的工頻成分;振動值隨電機轉(zhuǎn)速的增大而增大,但與電機負(fù)載無關(guān);振動值以徑向為主,軸向值很??;譜圖中一般不含工頻的高次諧波,不平衡的振動方向主要在徑向[2]。振動圖譜(圖1)符合軸彎曲特征,但該機組此前運轉(zhuǎn)狀況良好,距上次機組停運僅22天。該機型轉(zhuǎn)子長2.33 m,轉(zhuǎn)子重量547.9 kg,且停運2月以上及存放2年以上的備用轉(zhuǎn)子均未出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象,故推斷該轉(zhuǎn)子振動特性只是符合軸彎曲特性,但并非軸彎曲。

        3.2.抽芯檢查

        對壓縮機組進(jìn)行抽芯檢查,發(fā)現(xiàn)機組進(jìn)出管線內(nèi)無異物,機芯內(nèi)無異物,但二、三級葉輪梳齒密封嚴(yán)重?fù)p壞(圖2),一、二、三級軸密封嚴(yán)重磨損(圖3)。

        Figure 2.The serious damage of comb seals for second and third stage impeller圖2.二、三級葉輪梳齒密封嚴(yán)重?fù)p壞

        Figure 3.The serious damage of seals in the first, second and third stage shafts圖3.一、二、三級軸密封嚴(yán)重磨損

        3.3.外界因素分析

        查看外部環(huán)境,發(fā)現(xiàn)啟機當(dāng)天氣溫急劇下降,最低溫度由-13℃驟降到-20℃,而輸送介質(zhì)天然氣的水露點為-15℃ (工況)。

        3.4.故障原因分析

        備用機組為達(dá)到快速啟動的要求,在機組熱備時,內(nèi)部充壓,進(jìn)出口閥門打開,干氣密封正常供給。在該工藝條件下,密封氣將沿干氣密封進(jìn)入壓縮機內(nèi)部,高壓側(cè)的氣體將依次經(jīng)過三級葉輪梳齒密封、三級軸密封、二級葉輪梳齒密封、二級軸密封、一級葉輪梳齒密封進(jìn)入進(jìn)氣端,而低壓端經(jīng)過一級軸密封進(jìn)入進(jìn)氣端。雖然密封氣進(jìn)氣溫度(54.5℃)較高,但由于進(jìn)氣量小,外界溫度過低,使其在經(jīng)過氣體流道過程中天然氣中的水分析出并結(jié)冰,堆積在密封溝槽中。在機組啟動過程中,凝結(jié)的冰塊隨轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),從而損壞梳齒密封,造成壓縮機振動升高而停機[3]。

        4.預(yù)防措施

        為避免上述情況再次發(fā)生,站內(nèi)備用機組在冬季備用期間關(guān)閉進(jìn)出口閥門,停止供應(yīng)密封氣,只在啟機之前進(jìn)行機組充壓。同時密切關(guān)注輸送介質(zhì)水露點的變化情況,提高密封氣的進(jìn)氣溫度,防止析水和結(jié)冰。

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