进口氮压机振动超标联锁停车分析与处理

1、进口氮压机振动超标联锁停车分析与处理黄岭(攀枝花市新钢钒股份有限公司氧气厂,四川省攀枝花市617000)摘要:某进口氮压机因四级振动超标联锁停车,开机检查后发现四级扩压器脱落、磨损,三级叶轮磨损。对故障原因进行分析后,提出修复方案。经5天抢修后顺利开车,运行正常。关键词:氮压机;振动;扩压器;叶轮;磨损中图分类号:TH452文献标识码:BAnalysisandtreatmentcompressorHuangLingAbstract:Achainshutdowntookplaceduetotheexcessvibrationatthefourthstageofanimportednitrogen

2、compressor.Theexaminationrevealedthatthefourthstagediffuserfelloffandwasabraded,andthethirdstageimpellerwasalsoabraded.Basedoncauseanalysisofthemalfunction,thecorrespondingrepairingschemewasproposed.After5daysreparation,theplantwassuccessfullystartedup,andoperatedregularly.Keywords:Nitrogencompresso

3、r;Vibration;Diffuser;Impeller;Abrasion为满足炼钢对中压氮气的需求,攀枝花市新钢钒股份有限公司氧气厂于2005年从美国引进某型中压氮压机,排气量为10000m/h,排气压力为215866MPa。该机为整体齿轮结构,4个半开式叶38日1100开始,四级振动(YE4X)逐渐偏高并持轮通过锁紧螺母装配在两根转轴的悬臂端,转速分别为19644、33191r/min。大齿轮通过叠片式联轴器由电机传动。氮压机冷却系统为管翅式,气走壳程;密封系统为冲气式迷宫密封;油系统为主、辅油泵压力循环,其中主油泵由大齿轮传动,辅油泵由单独电机传动;采用PLC自动控制系统,只需一个按钮

4、就可实现机组的启动、加载与调节。1故障现象及原因氮压机于2005年5月安装调试完毕,运行1年多来,工况稳定、运行平稳。但从2006年12月收稿日期:2007201229m,联锁续报警。10分钟后,YE4X振动达到46停车。氮压机停车后,组织机电、仪控专家会诊,查找故障原因。(1)怀疑为仪电故障。分析4级振动趋势图,发现振动图波动平稳,1100开始呈逐级上升态势,在停车前极短时间内出现拐点并迅速增加,直至联锁停车。由于振动的变化不是突然发生的,而是持续了一段时间,因此,排除是由电压波动或测振探头物理损坏影响的仪电故障。(2)怀疑为轴承损坏。拆除齿轮箱的仪电系统后,打开齿轮箱盖,大小齿轮啮合良好。

5、三、四级转子推力间隙为0116mm,在允许范围内(要求值0112701203mm,径向间隙无需检查,由径向瓦块),男,2004年毕业于四川理工学院,现在攀枝花市新钢钒股份有限公司氧气厂从事特种作者简介:黄岭(1980设备管理工作。50保证)。轴向位移正常,初步排除叶轮发生碰撞。拆卸检查四级轴承径向瓦块、推力瓦块,同时拆卸一、二、三级轴承检查对比,瓦块完好,摩擦、润滑良好,排除轴承损坏。(3)推测为叶轮故障。拆除四级入口管,观察叶轮入口叶片,无损坏;打开四级蜗壳入口导流罩后,发现叶轮出口铝合金扩压器脱落,与铜合金叶轮轮盘发生摩擦。扩压器内圈偏心磨损,扩压器叶片端面发黑、粗糙且有磨痕;轮盘上残留有

6、部分熔化的铝合金;导流罩端面有扩压器叶片形状的凹槽和磨痕,长度大约为扩压器叶片的1/2,凹槽最深处位于扩压器叶片出口端,深度达1mm。取出扩压器,外缘扩散的划痕,轮反方向旋转了90°,并最终与叶轮碰撞。测量扩压器厚度,发现扩压器同一叶片的入口端比出口端平均高出了约016mm。四级蜗壳内各部件结构如图1所示。罩90°方向上残留有叶轮叶片铜质熔化物,叶轮叶片磨损。一、二级叶轮叶片完好。经核实,除四级外,其他几级结构与图纸一致。分析认为导致氮压机停车的原因为:四级扩压器脱落,与叶轮摩擦,导致三、四级转子动不平衡,引起振动超标,联锁停车。三级叶轮的磨损痕迹为旧痕,不是这次故障的直接

7、原因。由于该机组为整体安装,在运至现场前,已进行过工厂试车。,叶轮发生径,并在极短时间内由于可倾瓦块的调整作用,在机组稳定到正常转速后,振动显示正常。而试车后,没有进行机组解体检查,导致有缺陷的机组被运到现场交货并投入运行。2扩压器脱落的原因211四级蜗壳装配原因图1四级蜗壳内各部件结构示意图对比随机图纸,发现图纸上扩压器的定位方式是靠销钉和蜗壳上的定位槽。为了解其他几级的结构,拆卸一、二、三级蜗壳入口导流罩检查,发现三级叶轮叶片与入口导流罩发生偏磨,在入口导流出口扩压器通过一颗定位销钉固定在蜗壳内,并要求与蜗壳入口导流罩过盈配合,过盈量为0120301356mm。在装配时由于过盈量太小,在气

8、流的强烈冲击下,扩压器叶片与导流罩之间的狭隙不断被气流冲刷、腐蚀,最终在导流罩接触面上形成了凹槽,导致过盈量进一步减小,工况逐步恶化。212四级蜗壳结构原因由于扩压器与蜗壳的接触只有一颗销钉固定,在该水平方向没有其他有效的约束条件,导致扩压器会左右晃动。当气流冲击时,扩压器发生高频振动,越靠近扩压器外缘,振幅越大,加之气流的冲刷,最后在与导流罩的接触面上形成了由内至外渐深的凹槽。扩压器长期的振动导致销钉发生疲劳应变,当销钉不能承受由气流冲击叶片而产生的剪应力时断裂,扩压器在气流的冲击下向叶轮相反的方向旋转并逐渐下落,当内圈与叶轮接触时,发生激烈摩擦与振动,最终导致氮压机联锁停车。213四级蜗壳

9、加工原因由于除四级外,其他几级的蜗壳上均有加工好的扩压器定位槽。通过销钉和定位槽的作用,扩压器是不会发生左右晃动。该级在制造方面由于某种原因,在蜗壳上没有加工这一定位槽,是导致这一故障的直接原因。513故障处理为了尽快恢复生产,不可能等厂家从国外发货更换部件,只能就地取材,修复、更改损坏件。311处理方案方案一:为了抢时间,最快的办法是临时取消四级出口扩压器。在损失四级增压比和效率的条件下,保证供气量。但这样会使压缩机的稳定工况变窄,在没有得到厂方认可与先例可借鉴的情况下,不能贸然实施。方案二:加工3颗销钉,直接把修复后的扩压器固定在蜗壳上。这一方案的缺点:一是扩压器流道容易被损坏;二是材质膨

10、胀量不同,态下扩压器容易活动或者变形;材质强度不够,;五是修复后的扩压器叶片高度降低,流道减小,有发生堵塞的危险。方案三:加工一定位圈,把定位圈固定在蜗壳上,形成类似其他几级的定位槽。扩压器通过销钉和该定位槽固定,与导流罩之间的过盈量通过加减定位圈下的垫片调整。这种方案除依然会减小扩压器流道外,可解决第二种方案担心的其他问题。但因为这一方案有多个接触面,且都是薄的环形面,要使这几个接触面完美结合,对加工精度和技术要求很高。312具体处理措施经过讨论,决定采用方案三,具体处理措施为:(1)蜗壳改进。用A3)钢加工一钢圈,圈宽30mm,厚度,6。在四级蜗壳上,。(2)扩压器修复找平。为了使扩压器安

11、装后能受力均匀,要求整个厚度差不超过0105mm。通过制作特殊夹具用车床在扩压器背部由外至内加工出宽30mm、深10mm的凹槽,与先前加工的钢圈匹配。同时修复扩压器内圈和叶片,使整个扩压器各点厚度相差不到0102mm。改进、修复后四级蜗壳内各部件结构如图2所示。图2改进、修复后四级蜗壳内各部件结构(3)在修复、加工四级扩压器的同时,拆卸三级叶轮,取出高速转子,进行修复,做动平衡校验。4处理效果改进、修复所有部件后,清洗、回装氮压机,重新校验各级间隙值和联轴器对中,试车。氮压机52故障处理前后各主要参数见表1、2。表1氮压机故障处理前主要参数压力/MPa四级出口轴瓦温度/一级8484838383

12、振动/m四级电流四级流量/(m3/h吸入二级8686868686三级8988898989一级999910二级15151515三级18191819表2压力/MPa四级出口8181788181振动/m四级电流四级流量吸入868686838585868686848686一级二级三级888888通过数据对比,经过修复与改进的氮压机三、四级振动明显降低,出口压力和流量几乎无明显变化,完全能满足生产需求。经过近两个月的运行,情况良好。机检查关键部件,比如轴承、齿轮啮合等。对有怀疑或者缺陷的地方,应做成备忘录,便于以后查找、分析故障原因及作为赔偿依据。同时清点专用工具,便于下次检修。(3)加强进口设备备件国产化管理与技术储备。进口设备备件国产化不但可以节约费用,还可缩短交货周期。以这次故障中的扩压器为例,在美国的加工周期为3个月,而国内可能也就几个星期,自己修复也就几个小时。技术储备是设备检修质量的