辛醇气相加氢压缩机振动分析及处理措施

辛醇气相加氢压缩机振动分析及处理措施 张厚松 1 刘洪刚2 1 2 中国石化齐鲁分公司第二化肥厂 山东 淄博 255400 摘摘 要要 通过对压缩机运行参数的积累和现场拆检实际情况 运用大机组网上在线检测 系统 针对造成辛醇气相加氢压缩机振动异常的几个方面的分析 找到造成压缩机振动的原 因 采取措施保证压缩机正常稳定运行 关键词关键词 压缩机 振动 不平衡 1 概述 辛醇气相加氢 VPH 压缩机是齐鲁石化公司 A 级重点设备 丁辛醇装置核 心设备 其主要作用是在辛烯醛气相加氢系统中循环输送氢气 辛烯醛气及少量 的惰性气体 VPH 压缩机是单缸四级离心式筒型压缩机 它有四级叶轮 第一级 叶轮为不锈钢材质 其它级叶轮都是碳钢材质 在正常运转时产生约 0 15Mpa 的 压差 机组主要参数见表 1 机组轴系及测点布置如图 2 压缩机由单级背压式透 平驱动 型号 CC 401 制造商 SHIN NIPPON 联轴节型式为齿轮挠性联轴节 轴 封型式为机械密封 浮环密封集装组合式 表 1 机组主要参数 特征描述特征值特征描述特征值 型号4B26最大连续运转速度12080r min 制造单位 DELAVAL STORK COF 一级横向临界转速6670r min 输送介质氢气 辛烯醛气二级横向临界转速16850r min 入口设计压力0 527MPa出口设计压力0 681MPa 入口设计温度40 出口设计温度69 轴功率630KW径向轴承型式可倾瓦 额定体积流量51372Nm3 h止推轴承型式金斯伯雷 图 1 机组轴系及测点布置 2 振动现象及原因分析 2 1 振动现象 自 2008 年 3 月以来 VPH 压缩机轴振动值有增长的趋势 图 2 为压缩机在线 监测振动趋势图 其中压缩机出口端径向轴承 YITS 1101 轴振动 正常 24um 高 报警 42um 高联锁 53um 由以前 36um 增长至 52um 已接近振动高联锁值 现 场测量壳振没有明显变化 同时伴有高压侧机械密封泄漏量大 正常泄漏量不超 过 20L 24h 后期泄漏呈线型 图 2 机组振动趋势图 2009 年 10 月抢修时更换压缩机两侧径向轴承 间隙达到更换值 机械密封 开车运行一段时间后 轴振动开始增加 其中 YITS 1101 轴振动达到 62um 另外 压缩机在开车升速过程中临界转速振动区域扩大 由原来 6300rpm 6900rpm 扩 大至 5500rpm 9500rpm 范围内 且多次因为过临界转速时振动高联锁而停车 如图三 同时高压侧机封呈线型泄漏 图 3 机组开车升速中振动联锁停车图 2 2 振动原因分析 在 VPH 压缩机振动增大现象出现后 第一判断是工艺控制参数出现问题 经与工艺管理技术人员核实确认工艺控制参数及喘振阀开关均正常 特别对于 气相加氢反应催化剂进入末期介质气体是否带液情况讨论 工艺方面确认不会 出现带液情况 同时仪表专业技术人员检查机组检测信号是否异常 确认探头的 间隙电压稳定 探头不存在明显松动及其它异常情况 因此 造成机组振动原因主要集中在机械设备上 引起旋转机械振动故障原 因可分为 10 类 1 1 转子自身 包括转子质量偏心 轴弯曲 轴裂纹 轴弯曲刚度不对称 转子 内摩擦 转子内部积液 转子上部件抡动 浮环失浮 卡住 2 轴系 包括对中不良 径向轴承偏心 联轴节问题 轴系动不平衡 3 支承系统 包括支承松动 问隙激振 轴瓦与轴承预紧力不足 径向轴承损伤 可倾瓦错位 径向轴承间隙过大 油膜涡动 油膜振荡 4 电磁力 包括电机转子断条 定子短路 轴磁化 5 碰摩 包括径向碰摩 轴向局部碰摩 干涡动 6 流体动力激振 包括偏隙引起激振 透平不均匀进汽 隔板倾斜 喘振 旋 转失速 气蚀 叶片激振 油封受激振动 7 临界转速 包括转子 轴承系统临界转速 悬臂临界转速 联轴节临界转 速 8 共振 包括谐波共振 结构共振 9 部件 包括齿轮 偏心 齿损伤等 滚动轴承 皮带 10 其他 包括压力脉动 阀门激振 外界振源干扰 由于 VPH 压缩机振动主要体现在轴振动上现场壳振并不明显 根据压缩机 自身结构组成情况及现场基础结构附属管线都没有变动 透平端振动很小 同时 机组在正常工况运行 故不考虑上述 4 7 8 9 10 5 种原因 检修中检查机组基础螺栓没有松动 复查轴承预紧力 径向轴承间隙 止推 间隙数据都在正常范围内 汽封 瓦块等零部件均没有磨损痕迹 并且润滑油温 严格控制在 35 55 范围内 油品质量定期分析均合格 因此排除上述 3 5 2 种原因 分析对于流体动力产生的激振 首先透平运转正常不会由于进汽不均匀产 生激振 其次压缩机内部各零部件没有因为倾斜 松动 气蚀等现象产生激振 最 后压缩机入口流量控制正常 喘振阀检查没有卡涩现象 打开入口过滤网检查干 净 所以压缩机不会发生喘振 旋转失速工况而产生激振 轴系上 复查对中数据同时比较历史找正的数据无变化 联轴节齿轮没有磨 损啮合间隙正常 径向轴承 2009 年 10 月更换新件 检查没有磨损情况 瓦块测 厚均匀 所以轴系上没有产生不平衡导致机组振动 以上分析表明了压缩机振动不是文献 1 中后 9 种情况引起的 是转子自身 原因造成的 3 处理措施 拆卸的旧转子做动平衡测试 测试数据如表2 表2 拆卸转子做动平衡测试数据 清理前清理后 在 52 在 41 在 297 在 289 14 1g15 7g11 9g10 2g 根据表2显示转子动不平衡量严重超标且在同一个方向上 表明轴有弯曲现 象 但是测量各部跳动值数据不支持轴弯曲 说明轴在静态下没有弯曲 压缩机更换新转子 开车后振动正常 各运行参数均在指标范围内 目前机 组平稳运转 4 结论 通过对压缩机振动原因的分析及结合现场检修实际情况 推测结论 压缩机 长期高负荷运转 转子疲劳局部发生应力变形产生不平衡量及横向裂纹 2 使转 子的挠度增大 在工作转速下振动逐渐增大 由此可以总结以下经验 1 大机组的日常管理维护中 对运行参数的积累和现场检修情况记录十分 重要 发现一些细微的变化与网上在线监测分析系统比较对证 往往为故障诊断 故障提供重大帮助 2 长期高负荷运转的机组 出现轴振动逐渐增长趋势 可以考虑转子抗疲劳 强度降低 局部产生应力变形或横向裂纹 使转子的挠度增加 轴振动增大 3 机组转子使用一段时间后 一般是 5 到 10 年 检修时不能只测量跳动量 应考虑定期做低速动平衡