增压机驱动轴端振值高报原因分析与解决措施

李 杨, 张际涛

(哈密广汇环保科技有限公司，新疆 哈密 839303)

1 装置设备简介

新疆广汇新能源有限公司(简称：广汇新能源)主要项目为年产120万t甲醇、80 万t二甲醚、5.5亿m3煤制液化天然气项目，配双套空分装置年产110 000 Nm3/h氧气和60 000 Nm3/h氮气。空分装置中的空压机组通过凝汽式汽轮机拖动两台空气压缩机(一拖二)，为空分提供工艺压缩空气，机组厂家为德国曼透平集团，其增压机型号：RG50-4。增压机结构，如图1所示。中间主驱动轴带动左右传动轴转动，传动方式为齿轮传动，四个叶轮分别装在左右两根传动轴两端，共四级压缩，1、2级为同轴，3、4级为同轴，轴端密封采用碳环密封。增压机在正常的生产过程中驱动轴端振值频繁达到高报警值(78 μm)，正常情况振值为25 μm～35 μm，为避免设备隐患加大及出现联锁跳停，采取单套空分运行模式，对B套增压机进行停机检修。

图1 增压机结构图

2 查找增压机驱动轴振值高报原因

离心式压缩机组轴振增大的原因大多数为机组的对中存在问题、转子的不平衡、联轴器及卡簧安装问题、轴承过盈及轴瓦的间隙超出规定范围、仪表振动探头不灵敏等[1]。针对增压机驱动轴振动值频繁达到报警值现象，首先查找中控工艺增压机报表记录，发现该机组驱动轴振动值自2016年8月份大修之后，运行至2017年12月份振动值出现过大幅升高波动现象，但还未临近报警值，随后的半年，机组负荷稍有增加，振值存在小幅的上升及波动，直至2019年底振值频繁波动临近高报警值。

经上述工艺报表分析，首先检查增压机的水平状况，技术要求0.02 mm/m，经使用水平仪测量，结果为：一端高+0.42 mm/m，出厂值为+0.05 mm/m，明显超差。另一端高+0.05 mm/m，出厂值为+0.15 mm/m，也存在明显超差现象。由此可计算出齿轮箱变形为0.27 mm(0.42+0.05-0.05-0.15=0.27 mm)，齿轮箱水平不符合设计要求，将影响机组振动偏高，需要调整。

检查增压机底部垫片是否压实，是否存在软脚现象。经检查垫片被压实，四个角不在同一水平面上，相差0.30 mm以上。另外有第五角存在现象，形成软脚，如图2所示。

图2 增压机机脚水平示意图(mm)

检查汽轮机和增压机的对中，对中技术要求值如图3所示。

图3 对中技术要求值

经实际测量后对中数据，如图4所示。

图4 实际测量后对中数据

机组驱动轴运行状况与联轴器安装的好与坏有着极大的关联，该机组采用齿式联轴器与汽轮机联接，卸下联轴器两端紧固螺栓，检查齿式联轴器以及卡簧安装正确，符合图纸要求。拆下联轴器，目测两端无异常、无裂纹、破损等现象。

若是增压机驱动轴与汽轮机转子之间的轴线不对中，将会引起轴向与径向交变力，从而导致轴向与径向的振动，而这种振动往往是随着运转时间而增长、波动，并且此种振动也会随着不对中的严重情况而逐渐加大。经拆解联轴器后，检查驱动轴与汽轮机转子水平情况为：增压机驱动轴非驱动端高0.40 mm/m，汽轮机转子水平高压端高0.36 mm/m。进入驱动轴齿轮箱，实测齿轮啮合间隙为1 mm～1.04 mm，大于最大要求值0.8 mm，啮合间隙是通过机加工最终成型，不可调整，蓝油接触面检测结果可接受。

径向轴承的间隙、过盈及推力轴承的间隙对驱动轴的振动过大有着密切的关系，当轴承与轴承座装配间隙过大时，如果是承载径向力较大的轴承，轴承与被支撑体会产生径向跳动，被支撑体会与传动部件产生振动，轴承与轴承座产生振动。在产生振动的同时还会产生噪音，同时还会降低轴承、轴承座及其传动部件的使用寿命。通过从齿轮箱抽出驱动轴，拆解径向轴承与推力轴承，发现径向轴承油道里有小碎片，清理检查后，无严重磨损，检查轴承与轴承座接触面符合要求，实测径向轴承间隙、过盈及推力轴承间隙发现，驱动端与非驱动端轴承过盈均较小，应增加垫片，按要求调整过盈量，其他间隙均正常，具体实测数值如第 页表1所示。

对于旋转机械，主要分析信号来自当前的振动信号，机组的振动信号可以实时反应机组的故障信息，振动传感器可以实时监测机组的运行状态。对此，仪表探头方面也是查找振值高报原因的一项[2-3]。检查接线箱接地情况无误，部分探头灵敏度不高，需要用TKe3校验，不建议继续使用灵敏度不高的探头，测量延长线缆电阻时发现，其中YT1217为9 m系统，其他均为5 m系统，不具备互换性。

3 增压机驱动轴振值较高的解决措施

经过上述对增压机齿轮箱、齿轮、联轴器、机组对中情况、轴承装配、仪表探头等全面分析，主要从以下几点处理方法着手实施：1)调整齿轮箱的水平，前脚抬高0.20 mm，同时要满足对中要求，消除箱体软脚；2)增加轴承过盈量，达到设计要求；3)更换仪表探头，消除仪表方面存在的问题隐患。

现场回装工作，清理齿轮箱，使用面团清理齿轮箱内部杂物，吊出的驱动轴进行PT检测，目测无明显缺陷、裂纹。回装驱动轴，复测齿轮啮合间隙1mm，大于设计最大要求值0.8mm，调整轴承过盈，复测轴承间隙、过盈，符合要求，具体实测数据，如表1所示。

表1 增压机驱动轴轴承间隙

调整齿轮箱、驱动轴水平接近出厂值，消除箱体软脚，水平结果，如图5所示。采用激光对中仪调整机组对中，复测数据如图6所示，符合设计要求。

图5 齿轮箱水平情况

图6 机组对中数据

推力盘两侧有接刀纹，由于机加工时粗加工余量过小，没有给精磨留有足够的余量消除刀纹，手工不易修复，使用1000#油石轻微打磨推力盘，推力瓦面有少许伤痕，处理高点。

4 结语

总之，通过分析影响增压机驱动轴端振值的主要因素，包括齿轮箱的水平、机组对中、轴承间隙、仪表探头等，按设计要求重新进行了调整及更换，使其各项指标达到设计标准化。回装后试车，原驱动轴端振值降至32 μm，空气负荷加减的工况下，连续运转128 h，振值表现平稳。本文较为全面的分析了化工空分设备中最为典型的增压机驱动轴端振值过高原因，并逐项实施了降低振值的解决方案，作为大型化工厂的实际案例，为同行业的检修工作者提供了解决此类问题的有效措施。