單軸等溫型離心式主空壓機(jī)運(yùn)維問題分析、解決和有效管理

發(fā)布時(shí)間:2023-01-30 11:55人氣:

單軸等溫型離心式主空壓機(jī)運(yùn)維問題分析、解決和有效管理李 享 (湖南湘鋼梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司,湖南湘潭411101) [摘 要]:分析了RIKT主空壓機(jī)在運(yùn)行與維護(hù)中出現(xiàn)的一些問題,并提出解決措施,包括:?jiǎn)?dòng)過程中入口徑......

李 享
(湖南湘鋼梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司,湖南湘潭411101)
[摘 要]:分析了RIKT主空壓機(jī)在運(yùn)行與維護(hù)中出現(xiàn)的一些問題,并提出解決措施,包括:?jiǎn)?dòng)過程中入口徑向軸承振動(dòng)285倍倍增調(diào)整,一級(jí)葉輪16倍基頻頻率異常分析,運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和異常軸位移調(diào)控,內(nèi)置級(jí)間冷卻器的優(yōu)化改進(jìn)。此外,還介紹了RIKT主空壓機(jī)運(yùn)維中要定期進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析,優(yōu)化換熱器趨近溫差,油中微量水在線實(shí)時(shí)監(jiān)控,年度定期維保等管理經(jīng)驗(yàn)。
[關(guān)鍵詞]:主空壓機(jī);趨近溫差;冷卻器;軸位移;狀態(tài)監(jiān)測(cè)
中圖分類號(hào):TH452  文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B
文章編號(hào):1006-2971(2022)06-0049-05
 
1 RIKT112型壓縮機(jī)組簡(jiǎn)介
 ?。遥桑耍裕保保残椭骺諌簷C(jī),包括入口過濾器、壓縮機(jī)本體、齒輪增速箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、葉輪沖洗系統(tǒng)、潤(rùn)滑油站、儀控系統(tǒng)等七大部分組成。
1.1?。遥桑耍裕保保玻葱蛪嚎s機(jī)技術(shù)參數(shù)
(1)水平剖分式機(jī)殼;
(2)單軸,四級(jí)壓縮,同步電機(jī)通過增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī);
(3)級(jí)間共六臺(tái)(三組) 立式中間冷卻器分別安裝在轉(zhuǎn)子兩側(cè);
(4)出口壓力0.51MPa(G);流量:198000Nm3/h;
(5)電機(jī)功率18500kW。
1.2?。遥桑耍裕保保玻承蛪嚎s機(jī)技術(shù)參數(shù)
(1)水平剖分式機(jī)殼;
(2)單軸,三級(jí)壓縮,同步電機(jī)通過增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī);
(3) 級(jí)間共4臺(tái)(兩組) 立式中間冷卻器分別安裝在轉(zhuǎn)子兩側(cè);
(4)出口壓力0.485MPa(G);流量:198000Nm3/h;
(5)電機(jī)功率17500kW
1.3?。遥桑耍孕蛪嚎s機(jī)主要結(jié)構(gòu)(圖1)
(1)入口可調(diào)導(dǎo)葉;
(2)第一級(jí)葉輪
(3)第一級(jí)出口擴(kuò)壓器
(4)入口復(fù)合軸承(徑向+止推)
(5)機(jī)殼
(6)轉(zhuǎn)子主軸
(7)排氣蝸殼
(8)后軸承(徑向)
(9)第四級(jí)葉輪
(10)中間冷卻器
(11)第二級(jí)葉輪

圖片

 
2?。遥桑耍灾骺諌簷C(jī)運(yùn)維問題分析和解決
 ?。遥桑耍裕保保残椭骺諌簷C(jī)的運(yùn)行過程中,從未發(fā)生較大以上影響生產(chǎn)的設(shè)備事故,該機(jī)型總體使用情況穩(wěn)定,基本形成了7年左右大修一次的慣例。當(dāng)然,在此期間也遇到了一些狀況,具體情況及處理辦法如下:
2.1 啟動(dòng)過程中入口徑向軸承振動(dòng)285倍倍增調(diào)整
2007年5月底對(duì)第一臺(tái)RIKT112-4型主空壓機(jī)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試開機(jī)過程中出現(xiàn)V11734多次高振動(dòng)跳機(jī)的情況,外籍調(diào)試工程師僅有啟動(dòng)過程振動(dòng)2倍倍增設(shè)定權(quán)限,需要抓取明確振幅值方能修改倍增數(shù)值?,F(xiàn)場(chǎng)通過本特利頻譜儀實(shí)時(shí)抓取啟動(dòng)過程數(shù)據(jù)后,調(diào)試工程師將啟動(dòng)過程振動(dòng)倍增調(diào)整到2.85倍。
據(jù)此經(jīng)驗(yàn),后續(xù)2套RIKT112型主空壓機(jī)調(diào)試啟動(dòng)過程中都進(jìn)行頻譜抓取,以提高調(diào)試效率。
2.2 一級(jí)葉輪16倍基頻頻率異常分析
頻譜監(jiān)測(cè)是一種廣泛應(yīng)用的常規(guī)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段。由于在抓取壓縮機(jī)頻譜時(shí)曾發(fā)生過停機(jī),對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備抓取頻譜,在設(shè)備停機(jī)檢修前進(jìn)行;特殊情況下,必須經(jīng)特別授權(quán),將所有振動(dòng)及軸承溫度信號(hào)后臺(tái)屏蔽后方能進(jìn)行。
十幾年的振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,RIKT112型主空壓機(jī)總體運(yùn)行穩(wěn)定,振動(dòng)頻譜圖未見異常。僅在2014年2月21日5#主空壓機(jī)在停機(jī)前頻譜監(jiān)測(cè)中,發(fā)現(xiàn)一次16倍基頻葉輪通過頻率的譜圖異常(圖2)。

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對(duì)于該頻譜初步分析如下:
(1)11734、11735前置放大器無(wú)異常;
(2)從頻譜來(lái)看位于一級(jí)、二級(jí)葉輪之間的入口徑向軸承暫無(wú)異常;
(3)11735軸振動(dòng)實(shí)際存在,為真實(shí)振動(dòng),頻譜異常點(diǎn)16倍激振頻率的16恰為一級(jí)葉輪葉片數(shù),疑似壓縮流體通過性能異常,與導(dǎo)葉、葉輪流道、擴(kuò)壓器流道有關(guān);
(4)從頻譜分析來(lái)看,壓縮機(jī)能夠繼續(xù)運(yùn)行,但需要密切關(guān)注軸承振動(dòng);
(5)2次采集頻譜圖形基本一致,排除前置放大器的原因;
(6)11734兩次采集頻譜圖形基本一致,一倍頻呈現(xiàn)動(dòng)不平衡特征頻譜,且振幅值小,暫可忽略,16倍基頻出現(xiàn)通流異常的特征曲線,但振幅并不大;
(7)11735兩次采集頻譜圖形基本一致,一倍頻呈現(xiàn)動(dòng)不平衡特征頻譜,且振幅值小,暫可忽略,16倍基頻出現(xiàn)通流異常的特征曲線,且振幅大。
由于壓縮機(jī)第一級(jí)與第二級(jí)葉輪均為16片葉輪,因此問題分析就聚焦在了11735。
進(jìn)一步綜合分析可以看出:
(1) 當(dāng)負(fù)荷(紅圈) 穩(wěn)定時(shí),11734、11735軸振動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定(圖3);
(2) 負(fù)荷頻繁調(diào)整,對(duì)11735、11734振動(dòng)由影響;
(3)多年壓縮機(jī)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,油溫對(duì)軸振動(dòng)也有影響,通常采取的措施是將油溫提高5℃左右(圖4)。

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為此,相應(yīng)制定了工藝調(diào)整方案、特護(hù)監(jiān)測(cè)方案、異常情況下緊急搶修方案。
2014年12月我們利用檢修窗口第一次對(duì)5#主空壓機(jī)實(shí)施大修,著重對(duì)一級(jí)葉輪及導(dǎo)葉葉片進(jìn)行著色探傷,葉片本身未發(fā)現(xiàn)異常。但發(fā)現(xiàn)葉輪與導(dǎo)流罩左右兩側(cè)間隙存在偏差,對(duì)此進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。2021年12月進(jìn)行第二次大修前,通過對(duì)同一點(diǎn)的頻譜進(jìn)行監(jiān)測(cè),結(jié)果顯示基頻頻率未見異常。
通常壓縮機(jī)頻譜出現(xiàn)1倍頻或2倍頻異常,對(duì)于類似葉輪通過頻率異常,必須引起高度重視,加強(qiáng)監(jiān)控并制定相應(yīng)預(yù)案。同時(shí),盲目立即停機(jī)檢修并無(wú)必要,可通過其它點(diǎn)位頻譜來(lái)進(jìn)行整體分析。
2.3 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和異常軸位移調(diào)控(圖5、6)
為了確保關(guān)鍵壓縮機(jī)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期狀態(tài)監(jiān)測(cè)是不可或缺的。
5#主空壓機(jī)于2007年7月投運(yùn),調(diào)試資料顯示投運(yùn)時(shí)軸位移NIAS11733A為0.733mm。2012年底該點(diǎn)軸位移緩慢上漲至0.77mm并持續(xù)上漲,于2013年6月下旬突破0.9mm,同時(shí),止推軸承溫度接近報(bào)警值。為了延緩軸位移進(jìn)一步上漲,確保安全平穩(wěn)度夏,等待檢修窗口,采取如下措施:
(1)壓縮機(jī)降負(fù)荷運(yùn)行,減輕止推軸承負(fù)載;
(2)加大葉輪沖洗頻率,在高溫季節(jié)通過噴水來(lái)降低溫度。
通過上述的措施,軸位移參數(shù)顯著回落,止推軸承溫度下降,壓縮機(jī)維持運(yùn)行直至大修。

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2.4 內(nèi)置級(jí)間冷卻器的優(yōu)化改進(jìn)
針對(duì)內(nèi)置級(jí)間冷卻器水分離側(cè)鋁翅片脆化嚴(yán)重的情況,在2014年12月大修期間更換冷卻器時(shí),采用了帶有紫銅翅片的新冷卻器。通過葉輪沖洗外排水的水質(zhì)分析發(fā)現(xiàn),由于大氣環(huán)境硫化物含量較高,導(dǎo)致硫酸根濃度超高,稀釋200倍后,硫酸根含量為3460ppm。初步分析大氣中硫化物是造成鋁翅片脆化的主要原因??紤]到氣流平衡,轉(zhuǎn)子兩側(cè)冷卻器需同時(shí)更換。2021年12月5#主空壓機(jī)第二次大修時(shí),發(fā)現(xiàn)2014年更換的冷卻器銅翅片均未發(fā)生脆化現(xiàn)象,僅有銅綠覆蓋。
此外,將原設(shè)計(jì)趨近溫度(冷卻器排氣溫度與冷卻水入口溫度的差值) ≤8℃,調(diào)整為≤5℃?;陂L(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),趨近溫差降低3℃,節(jié)省能耗約1%。趨近溫度在第2個(gè)7年運(yùn)行周期中基本保持在6℃。上述措施為壓縮機(jī)節(jié)能降耗與穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
3?。遥桑耍灾骺諌簷C(jī)運(yùn)維的有效管理
  為了預(yù)防事故的產(chǎn)生,確保RIKT112型主空壓機(jī)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行,本節(jié)總結(jié)多年來(lái)我們?cè)冢遥桑耍灾骺諌簷C(jī)運(yùn)行維護(hù)方面的管理經(jīng)驗(yàn)。
3.1 定期進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析
從2012年開始至今,我們堅(jiān)持對(duì)關(guān)鍵設(shè)備RIKT112主空壓機(jī)組定期對(duì)包括頻譜、潤(rùn)滑油品質(zhì)以及趨近溫差進(jìn)行系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)并做回顧總結(jié)。這不僅能幫助我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)、分析并迅速解決設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的異常狀況,還鍛煉了工藝與設(shè)備團(tuán)隊(duì),保障空分裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2 優(yōu)化換熱器趨近溫差
通過對(duì)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析與經(jīng)驗(yàn)計(jì)算,RIKT112主空壓機(jī)冷卻器趨近溫差每降低3℃,能耗降低約1%。據(jù)此,我們加強(qiáng)了對(duì)壓縮機(jī)冷卻器的維護(hù)與保養(yǎng)。首先,做好冷卻器定期機(jī)械清洗,防止泥沙沉積結(jié)垢。其次,將主空壓機(jī)冷卻器翅片改為銅翅片,提高翅片的可靠性與換熱效率。再次,對(duì)于趨近溫差長(zhǎng)期超過7℃并有惡化趨勢(shì)的冷卻器進(jìn)行更換,以確保低能耗運(yùn)行。最后,持續(xù)改善循環(huán)冷卻水水質(zhì),確保銅管內(nèi)部不結(jié)垢。對(duì)于部分水走殼層冷卻器,打破“高進(jìn)低出” 傳統(tǒng)思維,將冷卻器進(jìn)水改為上進(jìn)水,底部回水,以防止泥沙在回水端逐漸沉積。
3.3 油中微量水在線實(shí)時(shí)監(jiān)控
2016年以來(lái),我們陸續(xù)在重點(diǎn)壓縮機(jī)及膨脹機(jī)的油系統(tǒng)加裝微量水監(jiān)測(cè)探頭,對(duì)潤(rùn)滑油中的含水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。實(shí)際運(yùn)行中,依據(jù)含水量數(shù)據(jù)的變化,我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)幾起油冷卻器穿孔泄漏事件,避免了因油質(zhì)問題引發(fā)軸承與齒輪損壞事故的發(fā)生。與此同時(shí),該探頭也能起到監(jiān)測(cè)RIKT機(jī)型入口氣封磨損程度的作用。這是因?yàn)槿肟跉夥饽p過大,水汽會(huì)順著氣封泄漏至入口軸承機(jī)匣,經(jīng)回油管進(jìn)入油箱,從而導(dǎo)致潤(rùn)滑油中水含量升高。這也是業(yè)內(nèi)部分采用RIKT壓縮機(jī)的空分裝置在潤(rùn)滑油油質(zhì)定期分析時(shí)出現(xiàn)含水量異常的原因之一。
3.4 年度定期維保
為了確保供氣穩(wěn)定,我們一直堅(jiān)持每年對(duì)主空壓機(jī)進(jìn)行一次短時(shí)間年度維護(hù),目的是為及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在隱患,避免非計(jì)劃停機(jī),杜絕重大設(shè)備事故。
根據(jù)廠家說明及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),我們形成了獨(dú)具特色的主空壓機(jī)標(biāo)準(zhǔn)年度檢查維護(hù)內(nèi)容:
(1)中間冷卻器及油冷卻器機(jī)械清洗;
(2)出口止回閥檢查。防止止回閥失效時(shí),停
機(jī)過程中空冷塔的水倒灌進(jìn)空壓機(jī);
(3)主油泵聯(lián)軸器、主聯(lián)軸器、齒輪檢查;
(4)兩年一次電氣預(yù)試;
(5)放空閥、導(dǎo)葉測(cè)試與檢查。特別是放空閥
閥前管段的防銹,避免放空閥不能及時(shí)打開,造成
喘振;
(6)所有接線緊固、急停測(cè)試。
3.5 空氣過濾器根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)選型
對(duì)于氣候類似湖南湘潭地區(qū)的潮濕環(huán)境,建議選擇框架式二級(jí)過濾器(一級(jí)F6精度、二級(jí)F9精度),而不是自潔式空氣過濾器。主要目的:一是防止過濾器板結(jié)失效,增大能耗;二是,防止酸性濕空氣過多進(jìn)入主空壓機(jī)內(nèi)部,加速壓縮機(jī)內(nèi)部銹蝕程度,并降低葉輪銹蝕脫落,造成部件損壞的風(fēng)險(xiǎn);三是,防止壓縮機(jī)流道及葉輪因灰塵過多,結(jié)垢嚴(yán)重。
3.6 入口密封增加泄漏氣外排口
RIKT主空壓機(jī)前軸承機(jī)匣前后為氣封位置,隨著氣封磨損加劇,通常從入口混合氣排放口來(lái)觀察漏油或漏水狀況。然而一旦該處發(fā)現(xiàn)泄漏,說明氣封磨損已相當(dāng)嚴(yán)重。為此,我們?cè)谇拜S承機(jī)匣氣封位置新增一個(gè)排放孔,來(lái)觀察判斷泄漏狀況,早發(fā)現(xiàn),早處置。
4 結(jié)語(yǔ)
  作為空分裝置的核心,RIKT112主空壓機(jī)的長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行對(duì)于生產(chǎn)運(yùn)行至關(guān)重要。本文對(duì)RIKT主空壓機(jī)在運(yùn)行與維護(hù)中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了分析并提出了解決措施,包括:?jiǎn)?dòng)過程中入口徑向軸承振動(dòng)285倍倍增調(diào)整,一級(jí)葉輪16倍基頻頻率異常分析,運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和異常軸位移調(diào)控,內(nèi)置級(jí)間冷卻器的優(yōu)化改進(jìn)。另外,本文還介紹了作者在RIKT主空壓機(jī)運(yùn)維中的管理經(jīng)驗(yàn),包括:定期進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析,優(yōu)化換熱器趨近溫差,油中微量水在線實(shí)時(shí)監(jiān)控,年度定期維保等。
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作者簡(jiǎn)介:李享(1981-),男,湖南長(zhǎng)沙,工程師,碩士研究生,2006年至今從事空分設(shè)備與工程相關(guān)的管理工作。
E-mail:xiang.li@messer.com.cn
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