利用状态监测判断大型压缩机反转的方法.docx

优化监测技术提升设备效率专题报道白批i-豫张龋 睁臻鬣z黪。爨l芎壹坪 u镪惦鞲l魏；盼m疆辩l#二一8“ 垂利用状态监测判断大型压缩机反转的方法通用电气检测控制技术关晓东 通过对某化工公司压缩机停机过程中发生的反转事件分析，介绍了利用ge本特利内华达system 1软件分析转速趋势图和转轴振动轴心轨迹图联合判断压缩机发生反转的方法。该方法同样适用于安装了键相或者转速探头、轴 振探头的旋转设备。一、反转现象振动是有方向性的。轴承上安装有互相垂直的两个x厂y 压缩机的密封、叶轮、轴承甚至增速机构在设计的时涡流探头，用于测量径向振动，如图1所示。图中转轴旋转 候都是按正常旋转方向考虑的，如果压缩机的实际转向与方向是逆时针，如果振动方向是从x到y，即振动方向是逆 该设计相反，则称为压缩机反转。时针，那么振动方向和旋转方向相同，称为正进动。如果 在额定工况运转时，压缩机通常不会发生反转，但是在振动方向是从y到x，则振动方向和旋转方向相反，称为反停机过程中反转现象却时有发生。压缩机反转轻者损伤轴进动。在没有故障时，机组振动总是表现为正进动。 承，重者可能破坏干气密封，甚至导致叶轮脱落。轴心轨迹图显示的是轴的中心线在油膜轴承间隙内的压缩机机组现场一般不安装反转检测装置，如果安装 位置变化情况，展示了轴的中心线的运动途径，两个互相 了键相和互相垂直的x厂y涡流探头轴振测量传感器，则可从垂直的趋进式电涡流传感器(x厂y组态)测量转子的振动。时 其转速趋势图和轴心轨迹图中判断压缩机是否发生了反转。 基图中的x和y传感器信号表明了单个传感器所测量的振动， 二、振动的进动方向和轴心轨迹图介绍分别展示了x、y传感器的信号波形。这两个时基信号结合状态运行。以上海320mw机组负荷率70，全厂售电加权12叭蝴艄蜂婶黔电价(不含税)3935町砷h进行直接损失计算：1fjf损失电量=(32070一120)24=2496mw，垒譬删一损失电量费用=2 49639354=9823万元 更换轴承费用=0253万元e=二=：二二三篓=i；谚胄债聪蕾总损失费用=98483万元l；：=苎兰兰兰三三兰釜苎牟=竺=：二：一一谢me”篙蠢。一2被迫停机抢修的经济损失图7 peakvue峰峰值振动趋势图外高桥发电厂曾在2005年10月25日发生过类似的故障， 次风机2a进行了抢修工作，从解体后的轴承发现该轴承保被迫停机72h，则经济损失如下： 持架已严重损坏，同时内圈也已经严重剥落，且轴承滚珠损失电量=3207072=16 128mw 也有不同程度的损伤。更换轴承后振动正常。损失电量费用=16 12839354=63470万元三、效益更换轴承费用=o253万元一次风机是电厂锅炉重要的辅机设备，本次一次风机更换主轴费用=6万元 2a轴承故障的准确预判，排除了非计划的设备停车。如此总损失费用=640953万元 严重的轴承故障如不及时排除，将会严重影响机组的经济通过两种抢修损失的对比，可知计划抢修的损失要小 运行，轻则造成设备停役，重则造成机组被迫停机事故。得多。1设备计划抢修的经济损失 一次风机的轴承故障将会造成电量的半负荷运行状态，【编辑：吴建卿】更换轴承的抢修时间一般为24h，此时机组负荷将在120mw2013年8月i中国设备工程 9万方数据白专题报道优化监测技术提升设备效率弘二j8女饕|” c一-g糕琶#、|_“；璃露嚣一i。耀嚣饕爨饕器矩强饕|饕譬暨麟nlgie赣蛰棼罅、g霉=|i睾誊t畴*建达system 1中记录的历史数据和相关图谱，证实反转事件确 实发生了。首先，调用本特利内华达system 1中的转速趋势，停机 过程的转速趋势如图4所示。从趋势看，转速先从额定转速迅速下降到约23晰nin，然后有一个上升的过程，最后逐渐下降到停止不动。转速趋势图帮助证实当时确实发生了降速一升速一又降速停止的过程。il1一=一一一一一一图1径向振动测量在一起就组成了轴心轨迹图(图2)。w峰二二：=：量1时间图4转速趋势图图2轴心轨迹和时基图然后，分析轴心轨迹的变化情况(图5)。随着时间的推 从轨迹图中的断点处向黑色粗点看，其方向就是振动移，转速从2 974r硒n下降到901r，min时2。瓦的轴心轨迹图显方向，图中用黑色箭头所指的方向就是转轴旋转方向，图示出振动方向和旋转方向相同，表现为正进动。 中所显示的振动是正进动。三、压缩机反转案例分析 图3是某化工厂的一台丙烯压缩机组示意图，l台蒸汽轮机驱动1台离心压缩机，共有4个滑动轴承，每个轴承在左右45。处各安装了一个涡流径向振动传感器，在汽轮机90l“min上安装有键相传感器。从汽轮机向压缩机看，机组按逆时的轴心轨迹图a针方向旋转。随着时间的推移，转速从下降趋势变成了上升趋势，是反进动。图6列出了转速从549r，min上升到1 186栅n时转，m然，a1。黑，一篇一。篇o o轴的轴心轨迹图。图3丙烯压缩机组示意图549rmlnl 1 86“mm振动测量和保护仪表采用ge本特利内华达3 500系统，图6 2“瓦的轴心轨迹图h 振动数据采集和存储系统是本特利内华达system 1软件，由当转速最后已经下降到lo叫iilin以下时，振动仍然表现 于参考了很多设备管理和诊断专家的意见，system 1又是一为反进动。在低转速时，振动一般表现为正进动，除非x，y款强大的资产管理平台。system 1系统可以记录振动和转速传感器的在软件中设定的组态方向与实际安装位置不符合 的趋势，并可显示轴心轨迹和频谱图等。或者机组发生了严重的不对中状况。在本例中，可以肯定在某次机组停机时，运行人员从dcs系统中观察到机组)传感器的配置是正确的，所以可以判断此时机组旋转方转速下降到约234棚n(18：58：45)后又忽然上升至1 276蛳n向发生了变化。(18：59：02)。四、结论当时运行人员怀疑机组发生了反转，但是由于停机时利用本特利内华达system 1中记录的转速趋势图和轴心 间很短，没有观察到实际情况。不过通过分析本特利内华轨迹图判断压缩机反转是一种简便、有效的方法，适用于10中国设备工程i 2013年8月万方数据优化监测技术提升设备效率|嚣毫r每li，?t。夸薅尊骜譬器蠹棼囊嚣罄蒜薅蕞皋案罄女t誊jj警o x强；麟t|j孽篱|尊毒疆毳巷每j晕簿o强t耘媾；譬tt一离心压缩机反转的原因及预防中石化股份公司天津分公司侯振宇刘春旺 在生产中，离心压缩机停机时转予反转引起广泛关注。通过对此种情况发生的原因进行深入分析，提出了防止转子反转的措施。1引言气返回至吸气管；另一方面，当机组跳车时，系统电磁阀 裂解气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机(简称“乙烯3将会中断去防喘振阀的控制气体，使防喘振阀完全打开，机”)是乙烯装置中最关键的3种离心压缩机组。压缩机一旦这为压缩机转子在停机时发生反向旋转创造了必要条件。 出现问题，不仅乙烯装置停产，以乙烯为原料的下游装置因此，系统防喘振阀和防喘振流量的设置与机组紧急 也都将停产，损失巨大。由于没有备用机，机组又必须满停车后转子反转的关系重大。在现有乙烯装置的设计中， 足安全、稳定、长周期运转的条件，对机组的要求非常高。防喘振阀的选择通常以最大转速下的喘振流量作为计算防在新建或改扩建乙烯装置中，离心式压缩机轴端密封喘振控制阀门系数的基准，取基准点对应c、值的2倍作为选 普遍采用干气密封。与单向旋转式干气密封相比，双向旋择阀门的依据，同时保证阀门正常工作时的流量要保持阀 转干气密封端面产生的气膜刚度较小、抗干扰能力稍差，门开度在5070范围内，而对防止机组停车转子可能发 所以目前大部分机组的干气密封均为单向旋转式。单向旋生反转的可能并没有考虑。 转式干气密封在运行中严禁反转现象发生，以避免气膜建3预防反转措施 立失败、端面会越转越紧，从而使密封损坏。(1)在压缩机各段出口管路上安装逆止阀，安装位置应2反转原因分析尽量靠近出口法兰处，使这段管路中的气体容量减到最小，离心式压缩机反转的机理是当驱动机不输出功时，压以防止机组紧急停车时储存的气体不致造成反转。 缩机转子开始降速，此时由于防喘振阀的开启，高压侧气(2)根据各机组的实际情况安设放空阀、排气阀或再循 体通过防喘振线也向低压侧流动。压缩机转子转速在反向环管线，在停机时可及时打开这些阀门将压缩机出口的高 气流的作用下迅速下降为零，如果此时段间压差仍没有平压气体排空，以减少反转机会。 衡，管路中尚存大量的高压气体，这些高压气体便会倒流(3)压缩机末段出口增设火炬阀、增加联锁打开功能， 使压缩机转子发生反转。防止压缩机段间压差不平衡而出现反转，但该措施存在联通常，为防止离心式压缩机发生喘振，要从压缩机排锁误报的风险。 气口引出部分气体返到压缩机吸入口，以使压缩机运行点(4)对防喘振管线调节阀进行调校，检查现场实际阀位 流量值高于最小喘振量。三缸五段式压缩机组有两条防喘与中控开度是否一致，防止阀位偏差导致返回线流量不足 振管线：一条是由三段出口返回一段入口的“三返一”线，而造成压缩机转子反转事故。另一条是五段出口返回四段入口的“五返四”线。系统采(5瓞择合理的防喘振管线管径尺寸。防喘振管线管径较用流量和压力来作为控制防喘振阀开闭的参数，保持入口 细时，一方面导致回流气体压力平衡时间过长易引起反转， 流量高于喘振发生的临界值。一方面，当压缩机开停或负 但另一方面管径细、反应时间快，在正常生产时调节能力 荷大幅度改变而出现喘振，防喘振系统自动控制一部分排 强。因此需重新核算机组防喘振管线的平衡能力，对防喘振系统进行