單軸等溫型離心式主空壓機運維問(wèn)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的一些問(wèn)題，并提出解決措施，包括：?jiǎn)?dòng)過(guò)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的一些問(wèn)題，并提出解決措施，包括：?jiǎn)?dòng)過(guò)程中入口徑向軸承振動(dòng)２８５倍倍增調整，一級葉輪１６倍基頻頻率異常分析，運行狀態(tài)監測和異常軸位移調控，內置級間冷卻器的優(yōu)化改進(jìn)。此外，還介紹了ＲＩＫＴ主空壓機運維中要定期進(jìn)行狀態(tài)監測與分析，優(yōu)化換熱器趨近溫差，油中微量水在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控，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)監測
文章編號：１００６－２９７１（２０２２）０６－００４９－０５
?。遥桑耍裕保保残椭骺諌簷C，包括入口過(guò)濾器、壓縮機本體、齒輪增速箱、驅動(dòng)電機、葉輪沖洗系統、潤滑油站、儀控系統等七大部分組成。
１.１?。遥桑耍裕保保玻葱蛪嚎s機技術(shù)參數
（２）單軸，四級壓縮，同步電機通過(guò)增速齒輪箱驅動(dòng)壓縮機；
（３）級間共六臺（三組） 立式中間冷卻器分別安裝在轉子兩側；
（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
（２）單軸，三級壓縮，同步電機通過(guò)增速齒輪箱驅動(dòng)壓縮機；
（３） 級間共４臺（兩組） 立式中間冷卻器分別安裝在轉子兩側；
（４）出口壓力０.４８５ＭＰａ（Ｇ）；流量：１９８０００Ｎｍ３／ｈ；
２?。遥桑耍灾骺諌簷C運維問(wèn)題分析和解決
?。遥桑耍裕保保残椭骺諌簷C的運行過(guò)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(dòng)過(guò)程中入口徑向軸承振動(dòng)２８５倍倍增調整
２００７年５月底對第一臺ＲＩＫＴ１１２－４型主空壓機進(jìn)行調試。調試開(kāi)機過(guò)程中出現Ｖ１１７３４多次高振動(dòng)跳機的情況，外籍調試工程師僅有啟動(dòng)過(guò)程振動(dòng)２倍倍增設定權限，需要抓取明確振幅值方能修改倍增數值?，F場(chǎng)通過(guò)本特利頻譜儀實(shí)時(shí)抓取啟動(dòng)過(guò)程數據后，調試工程師將啟動(dòng)過(guò)程振動(dòng)倍增調整到２.８５倍。
據此經(jīng)驗，后續２套ＲＩＫＴ１１２型主空壓機調試啟動(dòng)過(guò)程中都進(jìn)行頻譜抓取，以提高調試效率。
頻譜監測是一種廣泛應用的常規設備狀態(tài)監測手段。由于在抓取壓縮機頻譜時(shí)曾發(fā)生過(guò)停機，對于關(guān)鍵設備抓取頻譜，在設備停機檢修前進(jìn)行；特殊情況下，必須經(jīng)特別授權，將所有振動(dòng)及軸承溫度信號后臺屏蔽后方能進(jìn)行。
十幾年的振動(dòng)監測結果表明，ＲＩＫＴ１１２型主空壓機總體運行穩定，振動(dòng)頻譜圖未見(jiàn)異常。僅在２０１４年２月２１日５＃主空壓機在停機前頻譜監測中，發(fā)現一次１６倍基頻葉輪通過(guò)頻率的譜圖異常（圖２）。
（１）１１７３４、１１７３５前置放大器無(wú)異常；
（２）從頻譜來(lái)看位于一級、二級葉輪之間的入口徑向軸承暫無(wú)異常；
（３）１１７３５軸振動(dòng)實(shí)際存在，為真實(shí)振動(dòng)，頻譜異常點(diǎn)１６倍激振頻率的１６恰為一級葉輪葉片數，疑似壓縮流體通過(guò)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(lái)看，壓縮機能夠繼續運行，但需要密切關(guān)注軸承振動(dòng)；
（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，一倍頻呈現動(dòng)不平衡特征頻譜，且振幅值小，暫可忽略，１６倍基頻出現通流異常的特征曲線(xiàn)，但振幅并不大；
（７）１１７３５兩次采集頻譜圖形基本一致，一倍頻呈現動(dòng)不平衡特征頻譜，且振幅值小，暫可忽略，１６倍基頻出現通流異常的特征曲線(xiàn)，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(wèn)題分析就聚焦在了１１７３５。
（１） 當負荷（紅圈） 穩定時(shí)，１１７３４、１１７３５軸振動(dòng)相對穩定（圖３）；
（２） 負荷頻繁調整，對１１７３５、１１７３４振動(dòng)由影響；
（３）多年壓縮機運行經(jīng)驗表明，油溫對軸振動(dòng)也有影響，通常采取的措施是將油溫提高５℃左右（圖４）。
為此，相應制定了工藝調整方案、特護監測方案、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(shí)施大修，著(zhù)重對一級葉輪及導葉葉片進(jìn)行著(zhù)色探傷，葉片本身未發(fā)現異常。但發(fā)現葉輪與導流罩左右兩側間隙存在偏差，對此進(jìn)行了相應調整。２０２１年１２月進(jìn)行第二次大修前，通過(guò)對同一點(diǎn)的頻譜進(jìn)行監測，結果顯示基頻頻率未見(jiàn)異常。
通常壓縮機頻譜出現１倍頻或２倍頻異常，對于類(lèi)似葉輪通過(guò)頻率異常，必須引起高度重視，加強監控并制定相應預案。同時(shí)，盲目立即停機檢修并無(wú)必要，可通過(guò)其它點(diǎn)位頻譜來(lái)進(jìn)行整體分析。
２.３ 運行狀態(tài)監測和異常軸位移調控（圖５、６）
為了確保關(guān)鍵壓縮機長(cháng)周期安全穩定運行，對其進(jìn)行長(cháng)期狀態(tài)監測是不可或缺的。
５＃主空壓機于２００７年７月投運，調試資料顯示投運時(shí)軸位移ＮＩＡＳ１１７３３Ａ為０.７３３ｍｍ。２０１２年底該點(diǎn)軸位移緩慢上漲至０.７７ｍｍ并持續上漲，于２０１３年６月下旬突破０.９ｍｍ，同時(shí)，止推軸承溫度接近報警值。為了延緩軸位移進(jìn)一步上漲，確保安全平穩度夏，等待檢修窗口，采取如下措施：
（２）加大葉輪沖洗頻率，在高溫季節通過(guò)噴水來(lái)降低溫度。
通過(guò)上述的措施，軸位移參數顯著(zhù)回落，止推軸承溫度下降，壓縮機維持運行直至大修。
２.４ 內置級間冷卻器的優(yōu)化改進(jìn)
針對內置級間冷卻器水分離側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(shí)，采用了帶有紫銅翅片的新冷卻器。通過(guò)葉輪沖洗外排水的水質(zhì)分析發(fā)現，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?zhuān)玻埃氨逗?，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?？紤]到氣流平衡，轉子兩側冷卻器需同時(shí)更換。２０２１年１２月５＃主空壓機第二次大修時(shí)，發(fā)現２０１４年更換的冷卻器銅翅片均未發(fā)生脆化現象，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℃，調整為≤５℃?；陂L(cháng)期運行經(jīng)驗，趨近溫差降低３℃，節省能耗約１％。趨近溫度在第２個(gè)７年運行周期中基本保持在６℃。上述措施為壓縮機節能降耗與穩定運行發(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(cháng)周期安全穩定運行，本節總結多年來(lái)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(jìn)行狀態(tài)監測與分析
從２０１２年開(kāi)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(jìn)行系統性監測并做回顧總結。這不僅能幫助我們及時(shí)發(fā)現、分析并迅速解決設備運行中出現的異常狀況，還鍛煉了工藝與設備團隊，保障空分裝置的安全穩定運行。
通過(guò)對實(shí)際運行數據的分析與經(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％。據此，我們加強了對壓縮機冷卻器的維護與保養。首先，做好冷卻器定期機械清洗，防止泥沙沉積結垢。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(cháng)期超過(guò)７℃并有惡化趨勢的冷卻器進(jìn)行更換，以確保低能耗運行。最后，持續改善循環(huán)冷卻水水質(zhì)，確保銅管內部不結垢。對于部分水走殼層冷卻器，打破“高進(jìn)低出” 傳統思維，將冷卻器進(jìn)水改為上進(jìn)水，底部回水，以防止泥沙在回水端逐漸沉積。
３.３ 油中微量水在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控
２０１６年以來(lái)，我們陸續在重點(diǎn)壓縮機及膨脹機的油系統加裝微量水監測探頭，對潤滑油中的含水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。實(shí)際運行中，依據含水量數據的變化，我們及時(shí)發(fā)現幾起油冷卻器穿孔泄漏事件，避免了因油質(zhì)問(wèn)題引發(fā)軸承與齒輪損壞事故的發(fā)生。與此同時(shí)，該探頭也能起到監測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(guò)大，水汽會(huì )順著(zhù)氣封泄漏至入口軸承機匣，經(jīng)回油管進(jìn)入油箱，從而導致潤滑油中水含量升高。這也是業(yè)內部分采用ＲＩＫＴ壓縮機的空分裝置在潤滑油油質(zhì)定期分析時(shí)出現含水量異常的原因之一。
為了確保供氣穩定，我們一直堅持每年對主空壓機進(jìn)行一次短時(shí)間年度維護，目的是為及時(shí)發(fā)現潛在隱患，避免非計劃停機，杜絕重大設備事故。
根據廠(chǎng)家說(shuō)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容：
（２）出口止回閥檢查。防止止回閥失效時(shí)，停
機過(guò)程中空冷塔的水倒灌進(jìn)空壓機；
（３）主油泵聯(lián)軸器、主聯(lián)軸器、齒輪檢查；
閥前管段的防銹，避免放空閥不能及時(shí)打開(kāi)，造成
３.５ 空氣過(guò)濾器根據當地氣候特點(diǎn)選型
對于氣候類(lèi)似湖南湘潭地區的潮濕環(huán)境，建議選擇框架式二級過(guò)濾器（一級Ｆ６精度、二級Ｆ９精度），而不是自潔式空氣過(guò)濾器。主要目的：一是防止過(guò)濾器板結失效，增大能耗；二是，防止酸性濕空氣過(guò)多進(jìn)入主空壓機內部，加速壓縮機內部銹蝕程度，并降低葉輪銹蝕脫落，造成部件損壞的風(fēng)險；三是，防止壓縮機流道及葉輪因灰塵過(guò)多，結垢嚴重。
ＲＩＫＴ主空壓機前軸承機匣前后為氣封位置，隨著(zhù)氣封磨損加劇，通常從入口混合氣排放口來(lái)觀(guān)察漏油或漏水狀況。然而一旦該處發(fā)現泄漏，說(shuō)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(gè)排放孔，來(lái)觀(guān)察判斷泄漏狀況，早發(fā)現，早處置。
作為空分裝置的核心，ＲＩＫＴ１１２主空壓機的長(cháng)期、安全、穩定連續運行對于生產(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的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析并提出了解決措施，包括：?jiǎn)?dòng)過(guò)程中入口徑向軸承振動(dòng)２８５倍倍增調整，一級葉輪１６倍基頻頻率異常分析，運行狀態(tài)監測和異常軸位移調控，內置級間冷卻器的優(yōu)化改進(jìn)。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(jìn)行狀態(tài)監測與分析，優(yōu)化換熱器趨近溫差，油中微量水在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控，年度定期維保等。
［１］ 毛紹融，朱朔元，周智勇．現代空分設備技術(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(shí)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(xué)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(xué)出版社，１９９６
作者簡(jiǎn)介：李享（１９８１－），男，湖南長(cháng)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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