离心式氯气压缩机轴振动故障分析

刘小刚

(宁夏英力特化工股份有限公司，宁夏 石嘴山 753202)

宁夏英力特化工股份有限公司氯碱分公司烧碱装置扩能后达到10万t/a，氯处理系统输送设备采用了3台LYJ-1900/0.36型压缩机，由杭州某公司制造。该压缩机于2007年9月投入使用，运行至今除了正常的检修维护外，对其中2台机组主机进行了整体更换。

1 LYJ-1900/0.36型离心式氯气压缩机

1.1 机组参数

入口流量，1 900 m3/h；入口压力，0.089 MPa(绝)；入口温度，≤30 ℃；出口压力，0.36 MPa(绝)；出口温度，≤40 ℃；第一临界转速，14 850 r/min；主轴转速，22 360 r/min；效率，62%；工作介质，Cl2；配用电动机功率，160 kW。

1.2 机组工作原理

LYJ-1900/0.36型离心式氯气压缩机为两级压缩，通过高速轴带动两级叶轮分别在齿轮增速箱的两侧高速旋转，将产生的离心力对氯气做功，使之产生动能及静压能，气体压力得到提高，并送至后续工序。在气体压缩过程中，要控制好一、二级压缩气体的温度。

1.3 机组结构特点

(1)单独的润滑系统，包括油站、主副油泵及高位油箱。

(2)两级增速，单轴悬臂两级压缩，高速轴承采用整体五瓦动压滑动轴承。

(3)采用膜片式联轴器传动模式。

(4)轴密封采用迷宫梳齿型抽充气式密封。

2 压缩机运行状况

烧碱装置扩能前，氯气压缩机运行平稳，主要的维护检查项目有梳齿套、滑动轴承的磨损更换，润滑油定期更换及油滤的不定期更换。扩能后，频繁发生轴振动的不稳定情况。初步判断是机组长时间运行，摩擦间隙变大，尤其是各种配件在主机上组装后机械精度达不到原要求所致。但频繁更换配件后仍不能解决轴振幅上升的问题，为保证系统运行稳定，又购买了2台主机进行整体更换，运行1周左右较稳定，但10天后轴振幅逐渐升高，运行1个月后不得不对新机组进行检查维修。压缩机运行情况见表1、表2。

3 轴振动振幅升高原因的排查

压缩机运行时转子高速运转，产生的离心力引起径向振动使得整个机组在工作过程中振动，转子不平衡离心力达到一定值后，就会产生很大的横向振动；其高速转子的运行状态直接体现了透平机的运行状况，因为轴振动是压缩机运行最为关键的一个监控点，它的测量数据直接体现了高速轴、叶轮、滑动轴承、梳齿套及润滑油质的运行情况，为此，出现轴振动问题时，若不及时解决，将会缩短设备运行周期，并加大维修频次和维修费用。

表1 扩能前压缩机运行情况

表2 扩能后压缩机运行情况

3.1 润滑系统的检查

采用GB 11120—1989要求的32#汽轮机油作为润滑介质，通过一开一备油泵输送至精油过滤器后进入增速箱，压力维持在0.08 MPa以上；高位油箱作为应急备用，油位维持在标线处；按规定，系统润滑油运行连续达8 000 h须更换；润滑油通过循环水冷却降温，温度始终控制在≤45 ℃下。经检查，润滑油系统运行正常，无污染。

3.2 仪表检测元件的检查

仪表专业人员对轴振动检测元件轴振动传感器、信号线、变送器等逐项进行了检查，一切正常；为了验证测量元件工作的可靠性，对3个监测点实施倒换测试，观察轴振动的测量数据有无差异。经验证，测量元件正常。

3.3 工艺操作指标的梳理

对比扩能前后工艺控制参数，发现如下情况：扩能后电动机运行电流有上升趋势，尤其在夏季高温时段，电动机定子和前后轴承的温度偏高，因此，扩能后电动机有过负荷运行情况，加大了对机组运转部件的摩擦；因后续合成工序的生产需要，氯气分配台压力由前期的低于0.125 MPa提升到0.155 MPa以上，造成压缩机出口压力过高，这样，极易出现不定期的喘振前兆现象，影响压缩机组传动部件的长周期运行，并加大了检修频次。因此，操作中压缩比的控制尤为重要。

3.4 高速转子的检查[1]

解体机组后发现，梳齿套和滑动轴承瓦片均有磨损，由此可判断转子在高速运转时动平衡被破坏，为此进一步对动平衡失衡原因进行了检查分析。

(1)机组入口加装的膨胀节内壁附着少量酸泥，说明前系统在除酸雾过程中存在缺陷；叶轮上有不同程度的积垢，酸雾对叶轮有冲刷和腐蚀作用，进而导致叶轮动平衡失效、主轴弯曲变形(一般径向圆跳动≤3道)，导致高速轴的振动无限扩大。

(2)氮气供应是由厂内空压制氮岗位同时对乙炔、聚合、电解系统输送，并没有采取分流稳压措施输出，虽然在各压缩机组密封气源前安装了小型手动观察调节压力表，但长期的氮气压力不稳定影响梳齿套及气封环的密封效果；另外，经检测，氮气中含有一定水分，水分随氮气进入迷宫密封后，极易与氯气形成腐蚀性物质腐蚀梳齿套，严重影响密封精度。

4 防控措施

根据出现的氯气压缩机轴振动振幅逐渐升高情况，主要从以下3方面进行了防控。

(1)在开停机时严格按照操作规范执行，正常运行情况下，加强对一、二级氯气压缩气体温度的控制，出口氯气压力不宜过高，尤其是上面提到的压缩比；对氮气漏点进行检测管控，在氮气管道加装稳压装置，确保氮气密封达标。

(2)定期检查和更换质量信得过的除雾滤芯，经常观察除雾器进出口压力差，并通过视镜观察截留的酸液量情况，调节好系统回流量，尽量减少硫酸及酸泥的夹带。

(3)根据电动机电流及前后轴承温度情况，平稳调整机组运行负荷，在两台机组并联运行时，由于分配台压力一定，因此必须确保机组进气口压力一致，同时依据进出口压力检测数据，确保两台机组负荷均匀运行，尤其注意开停车、切换环节，控制好机组回流开度。

5 结语

实施以上防控措施后，压缩机组维护频率由一个多月延长到1年以上，为氯碱装置稳定运行提供了可靠的保障。