Shell粉煤气化装置激冷气压缩机高速轴振动问题的研究

2016-03-11田森

氮肥与合成气 2016年8期

关键词：外缘端板冷气

田　森

(河南龙宇煤化工有限公司河南永城476600)

Shell粉煤气化装置激冷气压缩机高速轴振动问题的研究

田森

(河南龙宇煤化工有限公司河南永城476600)

激冷气压缩机是Shell粉煤气化装置U-1300气化单元的关键设备，一旦出现问题，将给Shell粉煤气化装置的安全生产带来很大的威胁。

某企业的Shell粉煤气化装置所使用的激冷气离心压缩机型号为SV12-M，压缩介质为合成气。该激冷气压缩机自2011年7月投用后，在运行过程中出现因高速轴振值高而造成的停车问题。经检查，叶轮有较明显的磨损，造成较大的经济损失，成为影响装置长周期运行的制约点。

1　激冷气压缩机简介

激冷气压缩机机组由压缩机、液力耦合器及电机组成，三者之间通过膜片联轴器联接，为了便于安装找正，整体布置于同一钢制底座上，整个机组(除液力耦合器)采用润滑油站供油。机组采用3层布置，主机置于第2层，油站以及液力耦合器配套的泵站、板式换热器等置于底层，介质进、出口管线及高位油箱置于顶层。

压缩机的定子由蜗壳(垂直剖分结构)、端板(流道部件，引导气流从进口法兰处流向叶轮进口)、支架(流道部件，引导气流从叶轮出口流向蜗室)、轮盖密封(安装在支架上面，用以隔离压缩机进、出口)等组成。压缩机转子包括主轴、叶轮(闭式，后弯型，与主轴过盈配合，使用液压工具装配在主轴上)、轴头螺母(轴向固定叶轮，并起导流作用)、锁紧螺母(固定主轴两端干气密封的轴向位置，以免干气密封穿动而损坏失效)、大齿轮(单斜齿，通过齿轮啮合给主轴传递动能)和压缩机齿轮箱体(整体焊接，是压缩机本体部分的支撑座，同时起到支撑定子和处理转子的作用)，原动机采用增安型电机。为了确保机组安全运转，压缩机组设有各种控制及保安装置。

2　高速轴振值高原因分析

该激冷气压缩机正式投运40多天后，因高速轴测振点VI1301/02振值高而造成停车。拆检发现：压缩机蜗壳及管线内存在大量灰垢；叶轮轮盖前端面磨出深约5 mm、宽约12 mm带槽；叶轮前轮盖外缘磨损，其中有4～5处磨损较为严重。

通过检查叶轮磨损部位及对工况的了解，该激冷气压缩机高速轴振动原因分析如下：叶轮磨损部位均为叶轮与支撑、端板配合间隙最小处，激冷气压缩机所输送的介质中含灰量较大并有一定黏度，介质通过该部位时阻力增大，所携带灰粒在支撑与端板上积聚，造成间隙逐渐变小，进而引起动静部件相互摩擦，最后导致激冷气压缩机高速轴振值增大、叶轮磨损。

3　技改措施

激冷气压缩机蜗壳内部及叶轮流道结垢是引起压缩机振动的主要原因，为此，提出了以下改造思路：①改进压缩机端板，防止高速运行时飞灰在端板与叶轮进口密封间隙处积聚，避免因该处间隙变小而造成动静部件发生摩擦；②叶轮外缘处增加吹扫气，防止飞灰在叶轮外缘与压缩机支撑缝隙间积聚，对于少量的积灰能够及时进行吹除；③激冷气压缩机蜗壳外部增加中压蒸汽伴热、加厚保温层，在开、停车阶段，改善压缩机在系统低温状态下的运行状况；④优化工艺操作，防止大量飞灰进入激冷气压缩机进口。

利用Shell粉煤气化装置大修机会，对激冷气压缩机进行了改造：①激冷气压缩机端板吸入管与叶轮配合平面处，使用电动工具加工坡口，制成尖角，在不影响密封效果的情况下，减少飞灰积聚面积。②使用温度为225 ℃、压力为5.2 MPa的氮气作为吹扫气源，通过在激冷气压缩机蜗壳上开孔引入主管道；在蜗壳内部连接支撑上方安装环形吹扫气装置，环形管上分布8根支管，与在支撑上钻的小孔连通，各小孔均匀分布正对叶轮外缘，目的是让吹入的氮气加快叶轮外缘部位气体流速，以防止飞灰、锈片等物质挂在该处蜗壳及叶轮上；增设流量计，采用手阀控制吹扫气的流量。③根据蜗壳外形，在激冷气压缩机蜗壳表面制作环形伴热管，同时将入口管线安装的伴热管改为环形管，尽可能增加伴热管的加热面积；将伴热蒸汽气源改为中压蒸汽，以进一步提高伴热温度。