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雙螺桿壓縮機振動故障診斷與處理

文章來源:衡立有限公司

發布時間:2016-12-24

雙螺桿壓縮機是我國石油化工的主要氣體壓縮設備之一,壓縮機是典型的旋轉機械,又是生產流程中的關鍵設備。作為核心設備的螺桿壓縮機組在工藝流程中占據著重要的地位,其運行狀態的好壞將直接影響整個壓縮機組裝置的安全性和可靠性及生產效率,一旦發生故障,將極有可能引起整套裝置的癱瘓,嚴重降低生產效率并帶來巨大的經濟損失。螺桿壓縮機組運行條件苛刻:單機組、長周期連續運轉、高壓力、加上工況復雜多變。常常出現機組動不平衡、動靜碰擦、喘振等故障,造成非計劃停機,增加停產損失和維修費用。因此,對壓縮機進行狀態監測,及時發現和排除可能出現的故障,保證裝置的順利生產,極其重要。
二、雙螺桿壓縮機工作原理
螺桿壓縮機屬容積型壓縮機,工作原理和往復式壓縮機相同,它利用機腔內一對相互齒合的陰陽轉子在機體內作回轉運行,周期性地改變轉子每對齒槽間的容積來完成吸入、壓縮和排出三個過程。
螺桿壓縮機內氣體流動方向如圖1所示,吸氣口及排氣口兩者幾乎成對角線,但實際進排氣方位為上進上排形式。螺桿壓縮機具有兩個旋轉轉子(陽轉子與陰轉子)水平且平行地配置在氣缸體內,支于進排氣座的軸承上。在陰、陽螺桿轉子上的排氣端外側裝有止推軸承,承受由吸入和排出壓力差而產生的軸向推力。在吸入側和排出側的軸承與螺桿轉子之間設有軸封裝置,在軸封裝置靠近螺桿轉子端充入氮氣以防止軸承的潤滑油漏入氣缸和氣缸內氣體向外泄漏。
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陰、陽螺桿轉子在吸氣端外側均設置有同步齒輪,同步齒輪的速比與螺桿轉子的速比相等。陰、陽螺桿轉子靠軸承支撐和同步齒輪厚薄片的調整來保證陰、陽轉子之間,轉子外圓與氣缸體之間以及轉子端面與氣缸端面之間均保持極小的間隙,工作時互不接觸,不會摩擦也不需要潤滑。為了獲得轉子之間的間隙最小值,減小熱膨脹對間隙的影響,氣缸內腔噴入適量的凝縮油,以控制因壓縮而升高的排氣溫度,使原本絕熱過程基本趨于等溫壓縮過程,并有效地提高容積效率和絕熱效率,從而減少功耗及降低噪聲。
機組主要由LG60/1.0型可燃氣螺桿壓縮機、主電動機、工藝氣系統、冷卻水系統、噴凝縮油系統、潤滑油系統、密封系統、排污系統、控制系統等組成。其中工藝氣系統由吸氣、壓縮、排氣系統及旁路系統組成,各系統配備相應的安全保護控制系統;潤滑油系統設有粗油濾器、油泵、精油濾器、油冷卻器、油分配器。主要設備技術參數見表1、表2。
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三、振動故障特征、原因分析及解決措施
1.振動故障特征
制氫車間這兩套螺桿壓縮機組一直平穩運行,進入2009年以來,機組振動烈度幅值穩中有升,一直高居不下,同時伴有異常響聲,近期來還有加劇的趨勢,監測中發現陽轉子的吸氣側和排氣側的振動振幅都增大。振動烈度幅值如表3所示,頻譜特征如圖2所示。
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2.原因分析及解決措施
從振動故障特征分析可知,振動烈度幅值有明顯加劇的趨勢,頻譜圖中主要由轉子的嚙合頻率和工頻組成,根據機組實際運行狀況,很明顯,雙螺桿壓縮機在頻譜圖中能量集中于工頻和嚙合頻率,并有突出的峰值,軸心軌跡似橢圓型(如圖3所示),同時并伴有多個尖點出現,表明陰陽轉子在嚙合齒面發生磨損或點蝕,同時存在動不平衡問題。
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產生的可能原因如下:
1、壓縮介質存在大量雜質,對面產生摩擦。
2、同軸度偏差太大,造成轉子在缸內竄動,與吸、排氣端面摩擦。
3、止推軸承磨損或定位不好,對陰陽轉子的支撐力不夠造成不平衡,而引起轉子的移動產生齒面磨損。
經多方會診,決定停機解體檢修。隨后停機檢修,發現軸封盤根石墨環有磨偏現象,軸瓦滑動軸承有磨偏現象,決定全部更換。嚙合齒面發生輕度磨損。氣缸內有固體顆粒進入,并附著在轉子上。經到動平衡機上檢驗,按螺桿轉子的技術要求,不平衡轉子誤差應小于13g。而此陽轉子的實際不平衡量陽轉子差16g,陰轉子實際不平衡量差15g,存在嚴重的不平衡。經加重減重,使轉子達到平衡要求。同時對凝縮油換熱器殼程進行清理,以提高換熱效率,改善對介質的冷卻效果。
四、結語
由于采用狀態監測與故障診斷技術,對機組的拆卸與檢修做到有的放矢。本次檢修后一次開車成功,機組運行平穩,振動烈度幅值顯著下降,達到振動要求。因此說,針對制氫車間螺桿壓縮機運行過程中出現的故障的原因分析是準確的,所采取的對策是有效的,檢修是成功的。
參考文獻
[1]張正松.旋轉機械振動監測及故障診斷[M].北京:機械工業出版社,1991.

[2]邢子文.螺桿壓縮機一理論、設計及應用[M].北京:機械工業出版社,2003.

[3]韓麗娟.螺桿壓縮機組的噪音控制[J].流體機械,2000,28(10):39-41.

[4]岑鋼.軸流式壓縮機的振動故障分析[J].風機技術,2003(6):51-53.

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