單軸等溫型離心式主空壓機運維問題分析、解決和有效管理李 享 （湖南湘鋼梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司，湖南湘潭４１１１０１） ［摘 要］：分析了ＲＩＫＴ主空壓機在運行與維護中出現(xiàn)的一些問題，并提出解決措施，包括：啟動過程中入口徑......
（湖南湘鋼梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司，湖南湘潭４１１１０１）
［摘 要］：分析了ＲＩＫＴ主空壓機在運行與維護中出現(xiàn)的一些問題，并提出解決措施，包括：啟動過程中入口徑向軸承振動２８５倍倍增調(diào)整，一級葉輪１６倍基頻頻率異常分析，運行狀態(tài)監(jiān)測和異常軸位移調(diào)控，內(nèi)置級間冷卻器的優(yōu)化改進。此外，還介紹了ＲＩＫＴ主空壓機運維中要定期進行狀態(tài)監(jiān)測與分析，優(yōu)化換熱器趨近溫差，油中微量水在線實時監(jiān)控，年度定期維保等管理經(jīng)驗。
［關(guān)鍵詞］：主空壓機；趨近溫差；冷卻器；軸位移；狀態(tài)監(jiān)測
文章編號：１００６－２９７１（２０２２）０６－００４９－０５
ＲＩＫＴ１１２型主空壓機，包括入口過濾器、壓縮機本體、齒輪增速箱、驅(qū)動電機、葉輪沖洗系統(tǒng)、潤滑油站、儀控系統(tǒng)等七大部分組成。
１.１ ＲＩＫＴ１１２－４型壓縮機技術(shù)參數(shù)
（２）單軸，四級壓縮，同步電機通過增速齒輪箱驅(qū)動壓縮機；
（３）級間共六臺（三組） 立式中間冷卻器分別安裝在轉(zhuǎn)子兩側(cè)；
（４）出口壓力０.５１ＭＰａ（Ｇ）；流量：１９８０００Ｎｍ３／ｈ；
１.２?。遥桑耍裕保保玻承蛪嚎s機技術(shù)參數(shù)
（２）單軸，三級壓縮，同步電機通過增速齒輪箱驅(qū)動壓縮機；
（３） 級間共４臺（兩組） 立式中間冷卻器分別安裝在轉(zhuǎn)子兩側(cè)；
（４）出口壓力０.４８５ＭＰａ（Ｇ）；流量：１９８０００Ｎｍ３／ｈ；
１.３ ＲＩＫＴ型壓縮機主要結(jié)構(gòu)（圖１）
?。遥桑耍裕保保残椭骺諌簷C的運行過程中，從未發(fā)生較大以上影響生產(chǎn)的設備事故，該機型總體使用情況穩(wěn)定，基本形成了７年左右大修一次的慣例。當然，在此期間也遇到了一些狀況，具體情況及處理辦法如下：
２.１ 啟動過程中入口徑向軸承振動２８５倍倍增調(diào)整
２００７年５月底對第一臺ＲＩＫＴ１１２－４型主空壓機進行調(diào)試。調(diào)試開機過程中出現(xiàn)Ｖ１１７３４多次高振動跳機的情況，外籍調(diào)試工程師僅有啟動過程振動２倍倍增設定權(quán)限，需要抓取明確振幅值方能修改倍增數(shù)值。現(xiàn)場通過本特利頻譜儀實時抓取啟動過程數(shù)據(jù)后，調(diào)試工程師將啟動過程振動倍增調(diào)整到２.８５倍。
據(jù)此經(jīng)驗，后續(xù)２套ＲＩＫＴ１１２型主空壓機調(diào)試啟動過程中都進行頻譜抓取，以提高調(diào)試效率。
頻譜監(jiān)測是一種廣泛應用的常規(guī)設備狀態(tài)監(jiān)測手段。由于在抓取壓縮機頻譜時曾發(fā)生過停機，對于關(guān)鍵設備抓取頻譜，在設備停機檢修前進行；特殊情況下，必須經(jīng)特別授權(quán)，將所有振動及軸承溫度信號后臺屏蔽后方能進行。
十幾年的振動監(jiān)測結(jié)果表明，ＲＩＫＴ１１２型主空壓機總體運行穩(wěn)定，振動頻譜圖未見異常。僅在２０１４年２月２１日５＃主空壓機在停機前頻譜監(jiān)測中，發(fā)現(xiàn)一次１６倍基頻葉輪通過頻率的譜圖異常（圖２）。
（２）從頻譜來看位于一級、二級葉輪之間的入口徑向軸承暫無異常；
（３）１１７３５軸振動實際存在，為真實振動，頻譜異常點１６倍激振頻率的１６恰為一級葉輪葉片數(shù)，疑似壓縮流體通過性能異常，與導葉、葉輪流道、擴壓器流道有關(guān)；
（４）從頻譜分析來看，壓縮機能夠繼續(xù)運行，但需要密切關(guān)注軸承振動；
（５）２次采集頻譜圖形基本一致，排除前置放大器的原因；
（６）１１７３４兩次采集頻譜圖形基本一致，一倍頻呈現(xiàn)動不平衡特征頻譜，且振幅值小，暫可忽略，１６倍基頻出現(xiàn)通流異常的特征曲線，但振幅并不大；
（７）１１７３５兩次采集頻譜圖形基本一致，一倍頻呈現(xiàn)動不平衡特征頻譜，且振幅值小，暫可忽略，１６倍基頻出現(xiàn)通流異常的特征曲線，且振幅大。
由于壓縮機第一級與第二級葉輪均為１６片葉輪，因此問題分析就聚焦在了１１７３５。
（１） 當負荷（紅圈） 穩(wěn)定時，１１７３４、１１７３５軸振動相對穩(wěn)定（圖３）；
（２） 負荷頻繁調(diào)整，對１１７３５、１１７３４振動由影響；
（３）多年壓縮機運行經(jīng)驗表明，油溫對軸振動也有影響，通常采取的措施是將油溫提高５℃左右（圖４）。
為此，相應制定了工藝調(diào)整方案、特護監(jiān)測方案、異常情況下緊急搶修方案。
２０１４年１２月我們利用檢修窗口第一次對５＃主空壓機實施大修，著重對一級葉輪及導葉葉片進行著色探傷，葉片本身未發(fā)現(xiàn)異常。但發(fā)現(xiàn)葉輪與導流罩左右兩側(cè)間隙存在偏差，對此進行了相應調(diào)整。２０２１年１２月進行第二次大修前，通過對同一點的頻譜進行監(jiān)測，結(jié)果顯示基頻頻率未見異常。
通常壓縮機頻譜出現(xiàn)１倍頻或２倍頻異常，對于類似葉輪通過頻率異常，必須引起高度重視，加強監(jiān)控并制定相應預案。同時，盲目立即停機檢修并無必要，可通過其它點位頻譜來進行整體分析。
２.３ 運行狀態(tài)監(jiān)測和異常軸位移調(diào)控（圖５、６）
為了確保關(guān)鍵壓縮機長周期安全穩(wěn)定運行，對其進行長期狀態(tài)監(jiān)測是不可或缺的。
５＃主空壓機于２００７年７月投運，調(diào)試資料顯示投運時軸位移ＮＩＡＳ１１７３３Ａ為０.７３３ｍｍ。２０１２年底該點軸位移緩慢上漲至０.７７ｍｍ并持續(xù)上漲，于２０１３年６月下旬突破０.９ｍｍ，同時，止推軸承溫度接近報警值。為了延緩軸位移進一步上漲，確保安全平穩(wěn)度夏，等待檢修窗口，采取如下措施：
（２）加大葉輪沖洗頻率，在高溫季節(jié)通過噴水來降低溫度。
通過上述的措施，軸位移參數(shù)顯著回落，止推軸承溫度下降，壓縮機維持運行直至大修。
２.４ 內(nèi)置級間冷卻器的優(yōu)化改進
針對內(nèi)置級間冷卻器水分離側(cè)鋁翅片脆化嚴重的情況，在２０１４年１２月大修期間更換冷卻器時，采用了帶有紫銅翅片的新冷卻器。通過葉輪沖洗外排水的水質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，由于大氣環(huán)境硫化物含量較高，導致硫酸根濃度超高，稀釋２００倍后，硫酸根含量為３４６０ｐｐｍ。初步分析大氣中硫化物是造成鋁翅片脆化的主要原因。考慮到氣流平衡，轉(zhuǎn)子兩側(cè)冷卻器需同時更換。２０２１年１２月５＃主空壓機第二次大修時，發(fā)現(xiàn)２０１４年更換的冷卻器銅翅片均未發(fā)生脆化現(xiàn)象，僅有銅綠覆蓋。
此外，將原設計趨近溫度（冷卻器排氣溫度與冷卻水入口溫度的差值） ≤８℃，調(diào)整為≤５℃?；陂L期運行經(jīng)驗，趨近溫差降低３℃，節(jié)省能耗約１％。趨近溫度在第２個７年運行周期中基本保持在６℃。上述措施為壓縮機節(jié)能降耗與穩(wěn)定運行發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
為了預防事故的產(chǎn)生，確保ＲＩＫＴ１１２型主空壓機長周期安全穩(wěn)定運行，本節(jié)總結(jié)多年來我們在ＲＩＫＴ主空壓機運行維護方面的管理經(jīng)驗。
３.１ 定期進行狀態(tài)監(jiān)測與分析
從２０１２年開始至今，我們堅持對關(guān)鍵設備ＲＩＫＴ１１２主空壓機組定期對包括頻譜、潤滑油品質(zhì)以及趨近溫差進行系統(tǒng)性監(jiān)測并做回顧總結(jié)。這不僅能幫助我們及時發(fā)現(xiàn)、分析并迅速解決設備運行中出現(xiàn)的異常狀況，還鍛煉了工藝與設備團隊，保障空分裝置的安全穩(wěn)定運行。
通過對實際運行數(shù)據(jù)的分析與經(jīng)驗計算，ＲＩＫＴ１１２主空壓機冷卻器趨近溫差每降低３℃，能耗降低約１％。據(jù)此，我們加強了對壓縮機冷卻器的維護與保養(yǎng)。首先，做好冷卻器定期機械清洗，防止泥沙沉積結(jié)垢。其次，將主空壓機冷卻器翅片改為銅翅片，提高翅片的可靠性與換熱效率。再次，對于趨近溫差長期超過７℃并有惡化趨勢的冷卻器進行更換，以確保低能耗運行。最后，持續(xù)改善循環(huán)冷卻水水質(zhì)，確保銅管內(nèi)部不結(jié)垢。對于部分水走殼層冷卻器，打破“高進低出” 傳統(tǒng)思維，將冷卻器進水改為上進水，底部回水，以防止泥沙在回水端逐漸沉積。
２０１６年以來，我們陸續(xù)在重點壓縮機及膨脹機的油系統(tǒng)加裝微量水監(jiān)測探頭，對潤滑油中的含水量進行實時監(jiān)測。實際運行中，依據(jù)含水量數(shù)據(jù)的變化，我們及時發(fā)現(xiàn)幾起油冷卻器穿孔泄漏事件，避免了因油質(zhì)問題引發(fā)軸承與齒輪損壞事故的發(fā)生。與此同時，該探頭也能起到監(jiān)測ＲＩＫＴ機型入口氣封磨損程度的作用。這是因為入口氣封磨損過大，水汽會順著氣封泄漏至入口軸承機匣，經(jīng)回油管進入油箱，從而導致潤滑油中水含量升高。這也是業(yè)內(nèi)部分采用ＲＩＫＴ壓縮機的空分裝置在潤滑油油質(zhì)定期分析時出現(xiàn)含水量異常的原因之一。
為了確保供氣穩(wěn)定，我們一直堅持每年對主空壓機進行一次短時間年度維護，目的是為及時發(fā)現(xiàn)潛在隱患，避免非計劃停機，杜絕重大設備事故。
根據(jù)廠家說明及運行經(jīng)驗，我們形成了獨具特色的主空壓機標準年度檢查維護內(nèi)容：
（３）主油泵聯(lián)軸器、主聯(lián)軸器、齒輪檢查；
３.５ 空氣過濾器根據(jù)當?shù)貧夂蛱攸c選型
對于氣候類似湖南湘潭地區(qū)的潮濕環(huán)境，建議選擇框架式二級過濾器（一級Ｆ６精度、二級Ｆ９精度），而不是自潔式空氣過濾器。主要目的：一是防止過濾器板結(jié)失效，增大能耗；二是，防止酸性濕空氣過多進入主空壓機內(nèi)部，加速壓縮機內(nèi)部銹蝕程度，并降低葉輪銹蝕脫落，造成部件損壞的風險；三是，防止壓縮機流道及葉輪因灰塵過多，結(jié)垢嚴重。
ＲＩＫＴ主空壓機前軸承機匣前后為氣封位置，隨著氣封磨損加劇，通常從入口混合氣排放口來觀察漏油或漏水狀況。然而一旦該處發(fā)現(xiàn)泄漏，說明氣封磨損已相當嚴重。為此，我們在前軸承機匣氣封位置新增一個排放孔，來觀察判斷泄漏狀況，早發(fā)現(xiàn)，早處置。
作為空分裝置的核心，ＲＩＫＴ１１２主空壓機的長期、安全、穩(wěn)定連續(xù)運行對于生產(chǎn)運行至關(guān)重要。本文對ＲＩＫＴ主空壓機在運行與維護中出現(xiàn)的一些問題進行了分析并提出了解決措施，包括：啟動過程中入口徑向軸承振動２８５倍倍增調(diào)整，一級葉輪１６倍基頻頻率異常分析，運行狀態(tài)監(jiān)測和異常軸位移調(diào)控，內(nèi)置級間冷卻器的優(yōu)化改進。另外，本文還介紹了作者在ＲＩＫＴ主空壓機運維中的管理經(jīng)驗，包括：定期進行狀態(tài)監(jiān)測與分析，優(yōu)化換熱器趨近溫差，油中微量水在線實時監(jiān)控，年度定期維保等。
［１］ 毛紹融，朱朔元，周智勇．現(xiàn)代空分設備技術(shù)與操作原理［Ｍ］．杭州出版社，２００５．
［２］ 童景山．流體的熱物理性質(zhì)［Ｍ］．中國石化出版社，１９９６．
［３］ 楊國安．機械設備故障診斷實用技術(shù)［Ｍ］．中國石化出版社，２００７．
［４］ 沈慶根，鄭水英．設備故障診斷［Ｍ］．化學工業(yè)出版社，２００６．
［５］ 黃文虎．設備故障診斷原理、技術(shù)及應用［Ｍ］．科學出版社，１９９６
作者簡介：李享（１９８１－），男，湖南長沙，工程師，碩士研究生，２００６年至今從事空分設備與工程相關(guān)的管理工作。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｎｇ．ｌｉ＠ｍｅｓｓｅｒ．ｃｏｍ．ｃｎ
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