BCH456 压缩机轴位移故障分析与处理措施

2020-03-03卢志勇

设备管理与维修 2020年4期

卢志勇

（中海石油富岛股份有限公司，海南东方 572600）

0 引言

海南富岛股份有限公司合成气压缩机组由日本日立公司设计与制造。自1996 年投产以来该机组运行情况基本稳定，期间机组仅是按运行情况做例行检修处理。合成气压缩机高压缸和低压缸均由内、外缸组成，外缸为垂直剖分结构，内缸为水平剖分结构，缸体两端封头均用螺栓固定在外缸上，以止口定位。压缩机进、出口接管法兰焊接在外缸体上，低压缸型号为BCH456。径向、止推的轴承都选择强制润滑措施，通过这种方法，能够实现合成气压缩机组在运行中油膜能够始终处于稳定状态[1]。合成气压缩机低压缸性能参数见表1。

表1 合成气压缩机低压缸主要性能参数

1 故障现象

出现合成气压缩机组转子轴位移故障，会严重影响到运行的稳定性与安全性，尤其是该故障到一定程度后，会造成转动与静止的部分出现碰磨的情况，让振动值短时间内超出规定，要想避免出现烧瓦、窜轴等现象，让机组可以正常工作[1]，海南富岛股份有限公司合成气压缩机组安装轴位移探头，同时设置报警值与联锁停机值，这样能够让轴位移始终处于有效监视中。

2016年4 月在合成气压缩机低压缸轴位移探头XE07055A/B大修后，开车表现出上涨的现象，轴位移由0.32 mm 变为0.43 mm，报警值为0.45 mm，联锁跳车值为0.5 mm。轴位移还没有超出报警值，因此处于监控之中，而低压缸出现问题，必须对问题进行分析，停车后有针对性采取解决措施。

2 故障分析

引起该压缩机转子轴位移异常故障原因有以下7 种。

（1）合成气压缩机低压缸介质流量变化。离心式压缩机闭式叶轮轴向推力计算公式为P=（π/4）（D12-d2）（p2-p1）-（G/g）C1z，其中D1为轮盖密封处直径；d 为轴径；p1为叶轮前盖板处气体压强；p2为叶轮后盖板处气体压强；G 为介质质量流量；g 为重力加速度；C1z为叶轮入口处气体压力[2]。由此可知，在G出现大幅度变化后，P 也将出现改变，并引起转子轴位移变化。

（2）合成气压缩机低压缸排气和进气压差变化。如图1 所示，为离心式压缩机闭式叶轮两侧压力具体状况，闭式叶轮产生的轴向推力计算为P=（π/4）（D12-d2）（p2-p1）-（G/g）C1z，其中D1为轮盖密封处直径；d 为轴径；p1为叶轮前盖板处气体压强；p2为叶轮后盖板处气体压强；G 为介质质量流量；g 为重力加速度；C1z为叶轮入口处气体压力[2]。根据工艺运行参数可知，排气与进气的压强差变化不大，这并非是造成故障的原因。

图1 闭式叶轮两侧压力分布

（3）合成气压缩机低压缸轴位移探头XE07055A/B 故障。合成气压缩机低压缸止推端安装两支轴位移探头，位号分别为XE07055A 和XE07055B。低压缸轴位移探头XE07055A 测量值变化的同时，另一支轴位移探头XE07055B 测量值出现改变，同时两支轴位移探头测量值在变化上保持一致，一起出现故障的概率并不高，因此这并非是造成故障的原因。低压缸轴位移探头XE07055A/B 的监测点在止推盘的锁定螺母端面，自2016 年3月13 日止推盘锁母回装后用0.02 mm 塞尺检查锁母与止推盘接触面不能塞入，测止推窜量为0.41 mm；8 月20 日机组停车止推串量异常，止推窜量为0.49 mm；12 月21 日，止推串联为0.52 mm（止推轴承报废值0.54 mm）与8 月份检修相比上涨0.03 mm。发现止推盘锁母松动，锁母预紧力不足，但是止动螺钉还是在轴止动孔里；止推瓦块和水准块有不同磨损，其中6 号主推瓦块磨损最大与上次偏差0.035 mm；新副瓦尺寸超差大，最大偏差0.06 mm。

（4）合成气压缩机低压缸与驱动透平间联轴器预拉伸量不合适。当合成气压缩机低压缸与驱动透平间联轴器预拉伸量不正常，会引起故障的出现。当两者预拉伸量未达到规定要求，后者会对前者产生积压，当预拉伸量超过设计值，后者将为前者产生拉车，从而引起低压缸转子轴位移。结合检修中获得的数据可知，这两者的预拉伸量均满足设计要求，这并非是造成故障的原因。

（5）合成气压缩机低压缸平衡管堵塞，造成转子轴位移变化。合成气压缩机低压缸平衡管通过对平衡腔室和入口的连接，在压缩机运行的过程中，合成气从平衡鼓密封中泄露出来，在达到入口后如果平衡管内不能保持畅通，会让平衡鼓腔室压力变大，引起转子轴向力发生改变，其位移也随之变化。低压缸平衡管未设置阀门，平衡管尺寸很大，无阀门误操作关闭。检查平衡腔室压力符合设计要求，所以排除合成气压缩机低压缸平衡管堵塞造成故障。

（6）合成气压缩机低压缸平衡鼓密封磨损，造成转子轴位移变化。若是合成气压缩机低压缸平衡鼓密封出现问题后，将加大平衡鼓密封间隙，大量合成气将出现泄漏的现象，平衡鼓后气体压强p1也将随之提升[2]。在平衡鼓后气体压强p1提升后，平衡鼓前后压强差则降低，平衡鼓形成的轴向推力Pp也将降低。检查合成气压缩机低压缸平衡腔室压力符合设计要求，所以排除合成气压缩机低压缸平衡鼓密封磨损，引起转子轴位移变化。

（7）合成气压缩机低压缸止推轴承故障，引起转子轴位移变化。合成气压缩机转子轴向力由止推轴承承担，如果合成气压缩机低压缸止推瓦块巴氏合金磨损或水准块磨损、轴承瓦架与下水准块接触面的磨损，都会引起转子轴位移变化。合成气压缩机低压缸止推瓦块安装温度探头，如止推瓦块磨损会引起温度上涨，检查发现止推瓦块温度稳定，排除止推瓦块巴氏合金磨损造成转子轴位移变化。初步判断合成气压缩机低压缸止推瓦块水准块磨损及轴承瓦架磨损，引起转子轴位移变化。

3 处理方法

通过研究后发现，合成气压缩机低压缸转子轴位移故障成因是止推瓦块水准块磨损和轴承主副瓦架磨损。2017 年12 月停车检修，检查合成气压缩机低压缸止推瓦块水准块，发现该水准块明显磨损，更换止推轴承瓦块和水准块，调整止推间隙为0.25 mm，由于没有合适的止推轴承瓦架未更换，开车运行一段时间后低压缸转子轴位移仍有上涨的趋势于2018 年3 月28 日对其更换止推轴承组件后运行状况稳定。