离心压缩机在运行中的故障分析及检修技术

袁旭东(中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086)

0 引言

煤制氢部离心压缩机借助系统合成气做功，提高气体压力以及速度，完成合成气的运输。对比以往使用较为常见的往复式压缩机，离心压缩机结构更加紧凑，占地面积较小，使用较为方便。该设备仅有轴承需要进行润滑处理，能够在最大程度上降低气体污染情况，应用优势明显。

1 故障分析

1.1 小波分析诊断技术

就目前而言，小波分析在行业中的应用已经实现了普及化，诊断效果显著。小波分析主要借助数学模型，经计算获取故障点，进而实现设备故障诊断。具体对该检修技术进行分析，包括以下四种：(1)信号突变诊断。该技术通过获取多尺度，判断信号奇异点，经噪声、信号测试，对故障加以判断。当设备发生振动故障时，观测信号产生奇异变化，以此作为重要指标，对故障点进行确定。(2)信号频率结构变化诊断。经多分辨率分析，观察信号频谱变化，结合某特定时间段内的频率分布，对设备故障进行判断。当发生故障时，信号频率结构将会呈现差异。因此，可以此作为指标，借助检测算法，建立在有效计算基础上，获取信号特征矩阵，完成设备故障诊断。(3)系统脉冲检测。故障多伴随系统传递函数出现变化，脉冲响应函数也会随之改变。小波变化技术可根据信号变化规律，完成设备判断工作，进而确定设备是否存在故障情况。(4)系统波形特征诊断。小波变换技术具有过滤作用，可有效实现去噪处理，并进一步获取相应的输出信号，进而观察设备故障情况。

1.2 故障类型

煤制氢部离心式压缩机机组以定频电动机作为动力来源，通过液力耦合器进行变速调节，对空冷后的合成气进行一、二段压缩，产出低压和高压合成气用于气化炉工业电视、火检等设备的吹扫降温。结合设备实际运行，加强信号控制，保持信号处于正常指标，对离心压缩机运行十分重要，一旦信号与工作参数不符，将引发故障问题。在该设备中，故障形式较为多样，包括转子失衡、轴承温度高、喘振现象等，若受到剧烈振动影响，设备将损坏严重。另外，油品不良，导致过滤器压差高或油质乳化也会引发设备故障。

1.2.1 振动过强

压缩机运行初期防喘振阀噪音和震动大，压缩机出口压力控制困难，操作人员只能用工艺副线阀进行控制。压缩机停机后下线防喘振阀，拆检后发现内件损伤极其严重，上导向变形，阀座密封面损伤，阀杆断裂。振幅过大进一步加剧了压缩机故障风险。在这一过程中，由于系统周期性低频，若出现管网系统介质倒流，将会产生严重振荡情况，进而引发振喘问题，导致设备部件受损，使整个设备内部存在严重松动情况，无法保持结构的稳定性。在严重的情况下，还会造成设备无法运行，装置停工。

1.2.2 离心转子失衡

设备在实际加工环节，受到技术制约，中心轴不会完全对称，转子出现一定偏差。当受到离心力干扰时，转子轴承载荷会有所提升。同时，设备在实际运行中多伴随振动存在，受其影响转子可能出现失衡。对转子失衡进行分析，观察转子转速频率，当其达到峰值时，将会增加转子失衡风险。同时，对高次谐波值进行观察，当出现正弦波时，也会出现转子失衡。另外，受到转子轴振值影响，转子失衡风险进一步增加。总体而言，在旋转体设计对称不足的情况下，转子无法在中心轴保持重心，将会引发转子失衡。同时，内部使用材料呈现不均匀情况，也会形成转子失衡。

1.2.3 轴承温度高

结合实际机组运行，出现两种情况：一种是油站过滤器压差较高，后路润滑油压力和流量降低，导致机组轴承润滑油量不足，不能满足润滑和冷却要求。另一种是由于油泵运行故障，导致油路系统出现问题。同时，没有定期检查润滑油油质，受到润滑油污染影响，将会进一步增加摩擦，进而导致轴承升温，设备无法正常运行。

1.2.4 干气密封效果不佳

煤制氢部离心式压缩机采用四川日机密封生产的干气密封，利用高压氮气(5.6 MPa)密封作为一级密封，低压氮气(0.8 MPa)减压后作为二级密封和油路系统密封。干气密封出现损坏，有可能损坏机体密封，造成工艺介质外泄。同时，由于压力不足造成润滑油污染密封端面。

1.2.5 出口流量过低

该问题的出现主要与压缩机内部温度、阻力以及密度有关。由于合成气本身具有较高温度，进入压缩机后，会加剧压缩机内部温度升高。由于焦过滤器为间断式反吹，当反吹阀门出现故障，压缩机受到排气管网阻力，将会导致流量过低。另外，当出现流道阻塞时，或者存在气体密度下降，也会引发出口流量下降。因此，当发现压缩机疑似出口流量过低时，应停机后联系维保人员打开压缩机盖，对压缩机内部进行观察，进一步明确压缩机故障原因，并展开针对性分析，进而提出相应的处理措施。同时，操作人员还要注意对设备油压下降情况进行观察，判断是否出现油泵损坏情况。

1.2.6 气阀故障

气阀故障的主要表现形式包括弹簧故障、阀片故障等，将会导致压缩机无法正常运行。当前行业内存在多种方法检测气阀故障，除借助同振动信号外，还可以通过设备冲击力变化，对气阀故障进行判断。同时，观察气阀片破损，也能够判断气阀是否处于故障状态。在使用上述方法的基础上，技术人员还需要注意综合考虑多方面因素，确保诊断准确性。

2 故障检修技术

2.1 振动处理

煤制氢部离心式压缩机防喘振阀是随压缩机成套提供的，厂家计算选型阀门形式选择为单座阀，阀门口径为2寸，不适应实际工况的运行要求。针对该项防喘振阀进行技术改造，阀门设计压力达到13 MPa。压力极高，使用时很容易造成内件的损伤而影响阀门使用，而过高的压力也会造成阀门振动，噪音过大等隐患。针对这种情况，可采用多级套筒逐级降低介质压力，外侧套筒孔数大于内侧套筒，气体在套筒流量孔和间隙中流动时逐渐膨胀，压力逐级降低，可有效降低噪音和振动带来的危害。通过更新防喘振阀计算选型，阀门形式选择为套筒阀，阀门口径为3寸，由压缩机厂家提供用于更换的新阀门后，安装至现场运行一年多，阀门振动很小，没有出现阀杆断的情况，运行情况良好，阀门噪音和振动问题得以解决。

2.2 离心转子失衡处理

具体对转子失衡进行分析，针对转子质量失衡，技术人员和操作人员应切实加强压缩机组的振动检查，积极分析原因，加大振幅控制力度，确保转子失衡问题得以解决。结合转子失衡产生过程，操作人员要避免压缩机运转过热，特别在压缩机完全停机以后，应立刻对压缩机进行盘车，使压缩机各润滑点降温，同时通过选择低速盘车方式，有效确保运转平衡性。针对转子脱落、损坏，应及时加强设备检查工作，对设备内部存在的污垢进行处理，通过保障设备检查效果，对设备进行定期维护，能够确保设备运转效果，提升转子平衡性[1]。

2.3 轴承温度控制

针对此类型压缩机，技术人员应切实加强润滑油管理，应从设备实际情况出发，合理选择润滑油，在保障润滑油与设备相匹配的情况下，进一步保障润滑油质量，增加化验分析的频率，为压缩机运行提供保障。同时，技术人员应结合设备要求，合理提供充足润滑油，在最大程度上降低摩擦情况的出现，确保机组运行顺畅，进而降低轴承温度，提高压缩机运行效果。另外，操作人员应提高对高位油箱的重视度，上油时采用小流量缓慢控制，并定期检查高位油箱的液位以及回油情况，以确保压缩机在油泵出现故障时，能够第一时间保证轴承的润滑，从而保证机组安全停机。定期对冷油器进行检查，当发现泄漏或结垢等问题时，应及时对冷油器进行清洗和维修。

2.4 干气密封失效处理

虽然安装时允许存在一定误差，但干气密封属于精密部件，不正确的安装和拆卸很容易导致密封损坏，安装前必须确保工艺管路已完成管道清洁。设备安装或运行时，若干气密封受到污染，应立即拆除清洗，必要时返厂维修或更换。重新安装时检查全部密封区域，同时进行轴向转动检查和轴向浮动性检查，在最大极限位置使用最小压力，避免再次损坏密封。

2.5 加强出口气量控制

操作人员在启动压缩机前，应确保做好工艺管道的吹扫工作，保证工艺管道满足压缩机的运行条件，从而优化出口气量。压缩机开机前，应落实压缩机开机前的检查，完成开机前的仪表调试，试运和气密性检查，以免受到封闭性不足影响，导致设备出现漏气情况。另外，应注意对出口处各阀门，仪表进行检查，一旦发现泄漏或故障，应及时进行消漏和零部件的故障处理，确保气量控制效果。

2.6 气阀故障处理

对设备气缸进行观察，当设备出现异响时，技术人员应进一步以气缸作为重点，落实相应的检查工作，及时对气缸内部杂质进行处理，对相关异物进行清除，以免导致气阀损坏[2]。应提高对气缸维护的重视度，定期内对杂质以及异物进行处理。如果气缸损坏较为严重，可直接进行更换。同时，在气阀缝隙不足的情况下，将会引发相关气阀问题，因此从该角度出发，应做好气阀调整工作，确保气阀各项参数始终处于规定要求内。压缩机周期运行时间较长，并且在多年使用下，压缩机容易出现故障，当发现故障原因为气缸存在异物，同时气阀、气阀片出现不同程度上的损坏时，应立即对异物进行拆检清除，进一步对气阀、气阀片进行更换。另外，部门进一步制定了维护计划，定期对设备进行停机检查，并完成气缸清洗工作，截至目前，设备运行可满足部门长周期运行要求。同时针对气阀故障，如果故障原因为传动机故障，应注意对排气、进气阀进行更换，以免因为问题解决不及时，导致内部零件出现松动情况。因此，在更换气阀的同时，加强零件检查工作，为有效降低零件脱落风险，应对零件进行紧固处理，并对已经老化的零件进行更换，以免出现零件脱落情况，导致设备故障更加严重[3]。

3 检修优化措施

总体而言，各类已经成熟化的诊断技术已逐渐应用到压缩机诊断工作中，有效提升检修效率，确保能够及时获取故障点定位。除落实检修技术外，还要配套相应的检修措施，健全检修制度，为检修技术的应用提供指导，确保故障问题得到有效处理。

基于设备自身故障问题，技术人员应坚持对症下药的原则，切实采取针对性故障解决措施。针对临界振动故障，应对转速进行调整，加强振动控制，进而解决故障。针对油膜故障，应合理调整系统结构，并结合设备实际需求，对各项参数加以控制，降低振荡问题。针对喘振故障，需要合理优化工作参数，配套相应的保护系统，升速降速快速跨过喘振区，同时研究防喘振阀门的工作情况，避免喘振的发生。基于辅助系统故障问题，技术人员应着重加强零部件检查工作，一旦零部件出现损坏、松动情况，将会进一步引发辅助系统故障，应建立常态化检查措施，确保辅助系统得到有效管控。

部门根据气化工艺使用条件，优化了压缩机使用性能，调整了压缩机一、二段合成气的出口压力。完善了日常巡回检查制度，对压缩机零部件损坏情况进行了详细记录，同时对机械零件进行处理，涵盖杂物零件需要进行清洗、损坏零件则应直接更换。技术人员应做好元件故障排查工作，通过引进先进检修设备，确保能够有效缩小误差，提高检修准确性。另外，相关维保单位应落实检修人员培养工作，成立设备特护小组，对内部工作进行分工，实现专人负责专门的设备，确保设备能够得到专业养护，进而保障设备使用效果[3]。

4 结语

离心压缩机在煤气化中有着至关重要的地位，其不仅在结构方面存在明显优势，并且价格相对便宜。但是同样要注意加大对设备的质量控制，通过明确设备常见故障原因，积极引进先进诊断技术，及时发现设备故障进行定位，并采取有效检修技术，在优化检修效率的同时，确保设备使用质量。