离心式压缩机故障案例与维修策略

罗强生(中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

某炼油化工厂某装置配备有5台离心式压缩机，生产厂家为英格索兰压缩机厂，型号为C80M*3，额定流量220 Nm3/min，转速 2 980 r/min，轴功率1 543 kW，进气压力0.099 MPa，排气压力0.95 MPa，输送介质为压缩空气。压缩机为电机驱动，机身采用水平剖分式，多轴三级压缩，级间配置冷却器。自2006年投用运行至今，期间对级间冷却器进行国产化改造，运行过程中出现过故障停机，现针对运行过程中出现的常见缺陷故障及处理作简要论述。

1 离心式压缩机简介

1.1 离心式压缩机工作原理

离心式压缩机通过叶轮旋转带动空气转动，在离心力的作用下，空气被甩到叶轮后面的扩压器中去，空气经扩压器逐渐降低速度，动能转变为静压能。叶轮不断旋转，空气不断被吸入甩出，从而保持了压缩空气的连续流动[1]。

1.2 离心式压缩机典型结构

离心式压缩机按照零部件的运动方式可以概括分为转子和定子两大部分。转子包括轴、叶轮、推力盘等。定子是固定元件，主要包括扩压器、蜗壳、级间冷却器及机壳。在转子与定子之间设有密封元件，如：气封、油封。

2 离心式压缩机常见故障

2.1 润滑油温度高

润滑油温度高会导致润滑、冷却效果变差，严重时会损坏轴承引起机组停机。常见的原因及应对措施如表1所示。

表1 高油温常见原因与处理

2.2 润滑油压力低

润滑油压力过低会导致流入润滑部位的油量减少、油温上升，轴承中的油膜易被破坏从而造成烧瓦事故。常见的原因及应对措施如表2所示。

表2 低油压常见原因与处理

2.3 排气温度高

排气温度高会使气体压缩效率降低和功耗增加。机组因过热导致润滑油黏度降低，造成转动部位因润滑不良而磨损。常见的原因及应对措施如表3所示。

表3 高气温常见原因与处理

2.4 轴承振动高

轴承振动过高会加剧转动部位的磨损，情况严重时会损坏转子，影响设备长周期稳定运行。常见的原因及应对措施如表4所示。

表4 高振动常见原因与处理

3 离心式压缩机故障案例

3.1 转子故障引起的联锁停机

3.1.1 故障经过

某日，该装置计划将2#空压机切换至1#空压机运行。10时24分启动，各参数正常。10时26分加载，各级振动、排气温度、排气压力、油压油温以及电流等参数均正常。10时29分机组按操作规程正常切换，10时30分1#空压机三级振动一级报警，约3秒钟后三级振动二级报警联锁停机。

3.1.2 故障处理

拆卸一、二级止推轴承检查，发现止推轴承的油槽周边存在轻微污迹，未见异常磨损痕迹，如图1所示；拆检三级转子组件发现叶轮锁紧螺栓与叶轮锁紧标记位置错开约90度，如图2所示。

图1 二级止推轴承

图2 三级叶轮

进一步拆检发现螺栓断裂，如图3所示，且发现三级主止推瓦磨损严重，如图4所示。最后决定更换新的三级转子组件、润滑油及油过滤器，油路吹扫清洗，清理油箱。检修结束开机运行正常。

图3 叶轮锁紧螺栓

图4 三级主推瓦

3.1.3 原因分析及应对措施

(1)1#空压机三级振动高跳停的原因可能为：①三级止推轴承巴氏合金涂层脱落或异物进入推力瓦，造成润滑部位磨损；②拆检时发现叶轮锁紧螺栓偏离锁紧标记线约90度，可能为紧固螺栓断裂造成转子动平衡被破坏。

(2)应对措施：①加强机组大修深度，以往正常空压机大修范围未包含有拆检轴瓦内容；②做好润滑油定期更换工作。

3.2 级间冷却器故障引起的联锁停机

3.2.1 故障经过

某日5时46分42秒至5时47分38秒，4#空压机二级出口冷后温度从47 ℃涨到59 ℃，机组联锁停机(联锁温度是58.9 ℃)。

3.2.2 故障处理

停机后，仪表检查正常，拆卸二级冷却器，发现二级冷却器端部K型条老化，如图5所示，更换密封胶条后开机正常。

图5 二级冷却器密封胶条

3.2.3 原因分析及应对措施

(1)查空压机三级出口温度变化趋势，温度几乎没变，但空压机二级温度突然增高，可能的原因有：①仪表故障；②冷却器芯窜气，部分高温气体未经过冷却进入下一级。仪表检查未发现问题，二级冷却器芯端部的K型条老化严重，密封不严，导致二级温度套管局部温度上升。此密封条为上一次计划检修时更换，实际使用运行时间约2个月，判断密封条存在质量问题。

(2)应对措施：①加强对配件的管理，每次检修记录更换配件的厂家，发生故障时可追溯；②对密封条材质进行升级，延长其使用寿命；③空气侧温度增加一个探测仪，温度联锁设置二取二。

3.3 入口过滤器缺陷引起的联锁停机

3.3.1 故障经过

某日23时25分，5#空压机三级振动达到1.13 mil，机组联锁停机(联锁值1.1 mil)。

3.3.2 故障处理

经检查该空压机入口过滤器反吹系统软管破损脱落，存在2处漏点。机组拆检发现三级叶轮表面附着一层泥状软垢约1 mm，如图6所示。清洁叶轮、更换入口过滤器反吹系统破损脱落的软管后，机组开机正常运行。

图6 三级叶轮结垢情况

3.3.3 原因分析及应对措施

(1)原因分析：入口过滤器反吹系统软管破损脱落，存在2处漏点且入口空气滤芯已使用1年，过滤效果变差，导致进入空压机的杂质增多，加之当时空气湿润，易形成气溶胶颗粒进入空压机，最终在三级叶轮表面积累成泥状软垢，泥状软垢不断地形成与脱落，引起转速较高的三级转子振动出现波动。随着垢层变厚，对转子的影响扩大，最终达到联锁值导致机组停机。

(2)应对措施：定期对空气过滤器检查有无连接件脱落现象，按时更换过滤元件。

4 离心式压缩机检维修策略

4.1 机组中修

计划中修[2]周期为1年。

4.1.1 检修内容

(1)清洗、检查机组冷却水系统；(2)检查空气入口过滤器；(3)检查冷凝水疏水系统；(4)检查润滑油系统，更换润滑油过滤器滤芯；(5)清洗、检查各级级间冷却器；(6)清洗、检查各级壳体，并更换壳体密封圈；(7)检查压缩机对中情况，齿式联轴器清洗、检查，更换润滑脂；(8)清洗、检查各级扩压器及叶轮；(9)测量、调整各级叶轮与扩压器径向间隙和轴向间隙；(10)测量、调整各级转子推力间隙。

4.1.2 计划更换备件

(1)机组各处静密封件；(2)润滑油及油滤芯；(3)级间冷却器气水分离器。

4.2 机组大修

计划大修周期为3年。

4.2.1 检修内容

包括中修项目。

拆检转子：(1)解体各级转子及轴瓦，并着色检查；(2)测量各级转子前、后轴瓦的径向间隙，并检查轴瓦磨损情况，必要时进行更换；(3)测量各级转子油封与气封的径向间隙，并检查磨损情况，必要时进行更换；(4)测量转子组件轴的各项外形尺寸，叶轮及推力盘的径向跳动，检查转子腐蚀情况，必要时做动平衡修复或更换转子。

4.2.2 计划更换备件

(1)机组各处静密封件；(2)润滑油及油滤芯；(3)级间冷却器气水分离器；(4)各级气封、油封，视情况更换径向瓦及推力瓦；(5)各转子视结垢、磨损情况进行更换；对更换下的转子做动平衡测试，合格后作为下次检修备件；(6)更换入口过滤器滤芯。

4.3 机组备件计划

(1)机组各处静密封件储备2台套；(2)各级转子径向轴瓦(带油封)、推力瓦储备2台套，气封3台套；另单独储备1台套油封；(3)级间冷却器气水分离器储备2台套；(4)各级转子组件储备2台套。

5 结语

本文简要阐述了离心压缩机在实际使用过程中出现的问题及处理措施，并结合运行实际制定了与之匹配的检维修策略。在离心压缩机的生产应用中，我们发现除了会发生常见故障外，还会出现各种各样意料之外的状况。因此，将离心压缩机在应用过程中产生的故障案例进行收集统计分析，对离心压缩机设备维护、管理具有重要意义。