连续重整循环氢压缩机组故障诊断及原因分析

杜荣林

（中海油惠州石化有限公司，广东惠州 516084）

连续重整循环氢压缩机组故障诊断及原因分析

杜荣林

（中海油惠州石化有限公司，广东惠州 516084）

采用阿尔斯通创为实S8000在线监测诊断系统，成功预测了2.0 Mt/a连续重整装置关键压缩机组循环氢压缩机组的转子失衡故障，为机组操作与维修提供了正确决策依据。

压缩机组；状态监测；故障诊断；失衡；预测

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.62

0 引言

中海油惠州石化有限公司连续重整装置采用美国环球油品公司（UOP）超低压连续重整专利技术，设计规模为2.0 Mt/a。循环氢压缩机组（110-K-201）是该装置的关键机组之一，主要作用有2个：①维持重整反应器所需的循环氢流量，确保反应正常进行；②将生成的氢气加压后送至重整氢增压机，由增压机送至系统管网。由于重整循环氢流量较大，最高可达317 000 m3/h，机组叶轮直径接近1 m，国内尚无此类产品，因此采用美国DR公司新开发的、较为先进的DATUM机型压缩机。为了实现全厂蒸汽逐级利用，驱动汽轮机采用高压背压式汽轮机，进汽压力9.5 MPa，排汽压力3.5 MPa。机组润滑油站设有2台油泵，均由电机驱动，正常生产时1开1备。鉴于高压蒸汽透平温度高、停机后冷却时间长，因此1台油泵配备EPS电源。正常生产中2台油泵均由市电供电，市电停电时润滑油A泵可自动切换至EPS电源，在全厂性停电时能够保证向机组供油30 min。装置于2009年4月26日一次开车成功后，机组一直运行平稳。

1 故障发生概况

2011年7月11日，重整装置因故紧急停工，循环氢压缩机110-K-201同步停机，两路电网均停电，以备用电源维持机组润滑油供应。由于汽轮机工作温度较高，在EPS电源用完后汽轮机轴瓦温度一度达到166℃，之后接通临时电源恢复润滑油泵供油，机组按正常停机维护，检查透平轴承未发现问题。停机前机组振动在20 μm以内，趋势较平稳。7月16日9：15左右开机，升速至4090 r/min运行十几分钟后，压缩机振值从6 μm升至36 μm，持续十几分钟后，振动值降至16 μm，工频相位亦有相应变化。稳定运行24 h后机组升速至5200 r/min，压缩机振动值36 μm，较停机前大，驱动端轴承VE26401Y最大振动值40 μm。测点及相关参数见图1。

图1 振动测点及参数

表1 停工前后轴振动对比 /μm

表2 停机前后轴振工频相位对比

图2 机组停工前后压缩机振动变化趋势

图3 压缩机开机过程振动变化趋势

2 在线监测系统数据

2.1 机组停工前后压缩机的振动变化（图2）

2.2 压缩机开机过程振动变化趋势（图3）

2.3 压缩机各测点波形图和频谱图（图4）

2.4 压缩机各测点轴心轨迹图（图5）

2.5 轴振动变化对比（表1、表2）

3 振动特点分析

（1）停机前机组振动较小，趋势较平稳，其中压缩机最大20 μm。

（2）开机后转速为5253 r/min时，压缩机侧VE26401X，VE26401Y振动增幅加大，VE26401X从12.8 μm增大到40 μm，VE26402X，VE26402Y增幅稍小，透平振动增幅不大，各点均＜3 μm。

（3）压缩机轴振动频率成分主要是工频，倍频及其他成分极小。压缩机内侧轴心轨迹呈圆形，光滑，重复性好。外侧亦呈圆形，有棱角，重复性好，波形光滑。

（4）振动上升主要是工频幅值上升造成的，停机前后相位有一定变化，最大的测点变化约50°。

（5）7月16日开机，转速4093 r/min时已经表现出较大振动。6月16日，转速4094 r/min时VE26401X振动值6.3 μm，VE26401Y振动值5.4 μm；7月17日，转速4093 r/min时，VE26401X振动值13.4 μm，VE26401Y振动值12.8 μm。

图4 压缩机各测点波形和频谱

（6）升速过程中，当转速为4090 r/min时，振动由6 μm升至37 μm的振动特征与5200 r/min时基本相同，即振动频率成分主要是工频，倍频及其他成分极小，轴心轨迹呈圆形、光滑、重复性好。

4 分析结论

机组未出现动静碰摩，无明显的对中不良迹象，压缩机振动增大主要表现为转子失衡的特征，原因可能有2个，一是转子动不平衡，二是轴弯曲。

图5 压缩机各测点轴心轨迹图

转速4093 r/min时已有明显的振动异常，因此转子失衡发生在转速5253 r/min之前。从4090 r/min时转子的振动变化及相位变化来看，可能发生了2次垢物脱落现象（两次脱落部位的相位差成钝角）。

分析认为，故障停机前叶轮上有均匀的铵盐结晶，由于垢物与金属膨胀系数不一致，停机后温度变化引起垢物局部脱落，可能是转子失衡的原因。目前振动偏大但较稳定，振值仍在许可范围内，可以坚持运行，并关注振动变化。如果振动增大是由氨盐垢物脱落所致，随着运行时间的增加振动有望逐渐降低。

当然，转子失衡不能完全排除联轴器的影响和停机过程中发生轴弯曲的情况。检修时，应重点检查转子上垢物的沉积情况，以及转子的动平衡、轴弯曲、联轴器是否有缺陷。

5 结束语

2011年10月，机组按计划停工，对机组解体后检修发现：①机组叶轮存在铵盐结晶情况；②在隔板内发现一块30 mm× 20 mm钢板（可能是从管道件脱落后进入机体内），加剧了转子失衡现象；③机组未发现明显碰磨现象。经检测，轴无弯曲，联轴器也不存在缺陷。这在一定程度上验证了此前的预测结论是正确的，采取的措施也是有效的。

［1］陈大禧，朱铁光.大型回转机械诊断现场实用技术［M］.北京：机械工业出版社，2002.

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［3］张祖德.旋转机械转子不平衡的故障诊断［J］.特钢技术，2008，14（57）：49-52.

TE974

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〔编辑 吴建卿〕