整体齿轮型离心式压缩机故障处理
2020-06-19
(新疆八一钢铁股份有限公司能源中心制氧分厂,新疆乌鲁木齐 830022)
前言
八钢公司欧冶炉配套能源公辅系统设计有两套四万制氧机组,共计产氮量为16000 m3/h,安装有一台平行轴单斜齿整体齿轮增速、离心式氮气压缩机。其转子Ⅰ和转子Ⅱ及大齿轮轴水平方向平行布置,转子Ⅲ位于大齿轮轴斜上方,与大齿轮轴平行布置,采用六级等温压缩。排气流量30000 m3/h,排气压力2.5 MPa(G),轴 功 率4450 kW,转速2985/10800/16500/24600 r/min。
1 现场情况
该氮压机是2014年安装设备,2017年8月31日制氧机组与欧冶炉同步停机检修消缺。停机前氮压机各运行参数正常。2017 年9 月14 日根据生产用氮情况需要启动,启动时四级振动达到报警值(报警值≥50µm)且持续上升,约1min后振动高联锁停机(联锁值≥61 µm)。随机检查仪表监测系统无异常,对氮压机进口过滤器进行检查,过滤器干净无颗粒物,只有较少积灰,研究后计划对压缩机进行解体检查。
2017 年9 月16 日至2017 年9 月22 日对 该氮压机进行解体检查发现三级轮盖密封有磨损,四级轮盖密封齿基本磨平,四级油封有磨损,四级轴承瓦块有磨损(测量数据见表1)。针对检查情况计划调整三、四级轮盖密封与叶轮之间的间隙,将三级轮盖密封垫片在原有基础上增加一厚度0.30 mm 垫片,四级轮盖密封增加一厚度0.60 mm的垫片,确保轮盖密封与叶轮不碰磨,瓦块研磨后回装。将原设计的允许瓦背过盈量0~0.01 mm,通过瓦背增加铜皮使其过盈改为预紧力约0.02 mm。以上调整完成后开机三四级振动故障未消除。
表1 拆解后测量数据汇总表 mm
2018年1月齿轮箱整体返厂检查。各级转子及叶轮拆解后,外观完好,无明显磨损痕迹。上机床对各级转子打各处跳动,跳动值均在设计正常范围内,齿轮对的接触情况及齿轮副的法向侧隙均在设计正常范围内。而三、四级轴承间隙大大超出了设计值,五、六级轴承瓦块有舔瓦现象,瓦块磨损严重,其余各级轴承级瓦块无明显磨损痕迹,轴承间隙均在设计正常范围内,三、四级油封局部磨损较为严重,三、四级轴端密封局部磨损较为严重,顶隙达0.5 mm(标准为0.16~0.20)。
各级轮盖密封间隙测量数据见表2。各级轴端密封间隙测量数据见表3。
表2 各级轮盖密封间隙测量数据表 mm
表3 各级轴端密封间隙测量数据表 mm
根据检测结果分析认为机组振动大的原因是由于频繁停启机造成三四级轴承瓦块有一定的磨损,继而三四级转子在过临界转速时振动偏大,引起动静件摩擦,破坏了转子动平衡,致使机组无法正常运转。更换三、四、五、六级轴承瓦块,三四级轴封、油封、轮盖气封各一套后回装试机,三级振动15.25,四级振动22.28,其余各级振动稳定,设备投入运行。
2019 年5 月21 日欧冶炉同步检修,南区四万机组停产,该氮压机正常停机。2019 年6 月3 日生产需要启动12#氮压机,因四级振动异常,停机后仪表对线路进行了检查,未发现异常情况,安排再次启动,启动后四级振动达到50µm,带负荷后振动降至33 µm,机组投入运行。为彻底解决该压缩机振动故障,2019 年6 月24 日再次拆解氮压机发现四级轴承五个瓦块巴氏合金面成斜度磨损(见图1),四级油封也有磨损,三级轴承瓦块有轻微的划痕,使用印泥涂抹检查三四级齿轮轴与大齿轮轴齿的接触面较均匀,检查三四级齿轮轴的推力间隙,实测为0.52 mm,标准为0.35~0.50 mm,实测推力间隙值与标准相比偏差较小,可满足运行要求。通过对四级轴承瓦块和四级油封磨损(图2)现象分析,四级蜗壳有下坠,三四级蜗壳同心度有偏差,热膨胀后四级蜗壳施加的作用力大造成四级轴承磨损严重,经过对三四级进排气管道检查,发现四级进气管道连接法兰螺栓预紧前有近15 mm间隙,超过1~2 mm设计距离要求,管道安装后存在应力。
图1 四级轴承瓦块磨损
图2 四级油封磨损
2 原因分析
通过多次检修及方案验证,最终确定造成该氮压机故障频发的原因有如下几点:
(1)四级进气管道两法兰端面有约15 mm 的距离,超过1~2 mm 距离要求,管道安装后对四级蜗壳存在拉应力,是导致此故障的主要原因。
(2)现场检查发现氮压机多处进排气管道波纹补偿器上螺栓缺失或螺帽缺失,降低了波纹补偿器部分功能。
(3)三四级蜗壳同心度存在偏差。
3 处理措施
(1)四级进气管道两法兰端面中加装一不锈钢垫片,调整两法兰端面距离符合要求。
(2)待机组有长期停机计划后对三四级蜗壳同心度进行检查和调整。
(3)补齐缺失的波纹补偿器螺栓、螺母后点焊防松,使波纹补偿器按设计要求只能向内收缩,不能向外膨胀。
(4)修改氮压机启动条件中关于油温的要求,将油温大于38 ℃修改为大于40 ℃,有利于启动瞬间轴承油膜的形成。
此次处理后三级振动稳定在10 µm,四级振动稳定在14µm,其余各参数均较好。
4 结束语
压缩机的安装应严格按照制造厂家的标准逐一执行,防止因压缩机安装质量问题造成的设备运行隐患。