王磊

（中國神華煤制油化工有限公司新疆煤化工分公司，新疆烏魯木齊831400）

4MSGEP-5/30型氮壓機(jī)4級振動值高的故障分析及處理

王磊

（中國神華煤制油化工有限公司新疆煤化工分公司，新疆烏魯木齊831400）

針對氮壓機(jī)在運(yùn)行中因4級軸振高而跳車的故障，進(jìn)行有效的分析和處理，并應(yīng)用在線動平衡的方法解決氮壓機(jī)4級振動高的問題。

氮壓機(jī)；動平衡

1　故障現(xiàn)象

某空分裝置配置了一臺進(jìn)口庫珀氮壓機(jī)，型號：4MSGEP-5/30，設(shè)計流量：26000 m3/h，出口壓力：2.1 MPa；電機(jī)功率：4500 kW；額定轉(zhuǎn)速：2988 r/min；額定電流：300A。

2013年6月1日氮壓機(jī)因4級振動高跳車，其振動值達(dá)到了42 μm（報警值：32 μm，跳車值42 μm）。為了排除測量元件的損壞而導(dǎo)致誤檢測的影響，首先更換了第4段振動探針及前置放大器，啟動壓縮機(jī)后，在沒有加載的情況下，其4級振動值仍偏高，達(dá)到37 μm。與此同時為準(zhǔn)確測量氮壓機(jī)的振動情況，對4級軸振值進(jìn)行了頻譜分析，4級振動值在一倍頻27917 r/min時，振動值為0.75 mils，并且在增加負(fù)荷的過程中，4級振動值仍不斷在上升。

2　故障分析

由于該機(jī)組在開機(jī)試車過程中，同樣發(fā)生過4級振動值超標(biāo)的現(xiàn)象，經(jīng)當(dāng)時分析主要是由于4級轉(zhuǎn)子存在不平衡量引起的。通過拆除4級葉輪鎖緊螺母并更換加裝了配重螺母的方法對轉(zhuǎn)子的不平衡量進(jìn)行了校正，從而將四級振動值從34.7 μm降到了23.8 μm。但是其振動值較一級的16.3 μm、二級的15.7 μm、三級的14.2 μm，還是有些偏高。

由于該機(jī)組自2009年9月19日調(diào)試開機(jī)后一直運(yùn)行到2013年6月1日，相對運(yùn)行時間較長，而且期間又有數(shù)次停機(jī)現(xiàn)象，極易造成4級轉(zhuǎn)子葉輪配重塊的松動、以及轉(zhuǎn)子軸頸磨損、軸承磨損、轉(zhuǎn)子葉片磨損等，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子動平衡的破壞。

因此結(jié)合上述分析加之4級振動頻譜圖，初步判斷為：4級轉(zhuǎn)子動平衡不良是造成振動值偏高的主要原因。

3　故障處理

根據(jù)與制造廠協(xié)商，決定對氮壓機(jī)進(jìn)行解體檢修，分別對各段軸承進(jìn)行檢查清洗，重點(diǎn)對3、4段軸承間隙進(jìn)行了復(fù)測，對各級葉輪進(jìn)行檢查清洗，并對葉輪的軸向間隙進(jìn)行了復(fù)測，通過上述工作，各項參數(shù)均在合格范圍，并未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致故障的原因，于是決定拆解高速段轉(zhuǎn)子送廠作動平衡，離線動平衡結(jié)果如表1所示。

表1　離線動平衡結(jié)果

于是將校正后的高速段轉(zhuǎn)子回裝試車，結(jié)果在氮壓機(jī)未加載的情況下，四級振動值為40.67 μm，從而證明此次離線動平衡是失敗的。經(jīng)與制造廠售后服務(wù)人員協(xié)商，決定將4級葉輪配重鎖緊螺母換回出廠時的葉輪鎖緊螺母，再一次進(jìn)行離線動平衡試驗，離線動平衡結(jié)果如表2所示。

表2　離線動平衡結(jié)果

再將校正后的高速段轉(zhuǎn)子回裝試車，結(jié)果在氮壓機(jī)未加載的情況下，四級振動值為40.11 μm，從而證明此次離線動平衡再次失敗。

究其原因發(fā)現(xiàn)，在回裝高速段轉(zhuǎn)子時，必須把4級葉輪拆掉，從3級處將高速轉(zhuǎn)子放入齒輪箱，最后通過液壓工具將級葉輪套裝在高速軸上，然后在利用配重螺母鎖緊葉輪。由于高速段轉(zhuǎn)子做離線動平衡時，3、4級葉輪是安裝好的，而后才一起做動平衡的。當(dāng)回裝校正好的高速軸時，又將4級葉輪拆掉回裝，很有可能回裝不到位以及在多次拆卸4級葉輪配重鎖緊螺母時，導(dǎo)致絲扣破損，而這些會再次影響到校正后的轉(zhuǎn)子的動平衡，因此又導(dǎo)致了校正后的高速軸4級振動高。

4　在線動平衡

通過這2次離線動平衡的失敗，所得出的啟示是從制造廠的設(shè)計角度來講，根本不想讓拆卸葉輪，更不想讓做離線動平衡，關(guān)于這一點(diǎn)，鑄就了庫珀氮壓機(jī)的設(shè)計缺陷，而德國ATLAS COPCO公司葉輪則采用端面齒聯(lián)接，葉輪可拆卸，即便重復(fù)拆卸對轉(zhuǎn)子的動平衡幾乎無影響。

鑒于庫珀氮壓機(jī)的設(shè)計特點(diǎn)，最終放棄了對高速段轉(zhuǎn)子做離線動平衡，通過再次更換4級葉輪鎖緊螺母，重新?lián)Q上了配重鎖緊螺母，決定對4級葉輪做在線動平衡。

根據(jù)4級軸振的特點(diǎn)，選擇在4級葉輪鎖緊螺母處，通過換裝配重鎖緊螺母，進(jìn)行現(xiàn)場動平衡。首先將配重鎖緊螺母沿圓周方向3等分，分別在無配重、A點(diǎn)加配重、B點(diǎn)加配重、C點(diǎn)加配重4種工況下，測試氮壓機(jī)4級軸振值，初始配重量（w）為1.12 g，結(jié)果見表3。

表3

利用振動振幅的動平衡3點(diǎn)畫圓法繪制，見圖1。

（1）以任意O點(diǎn)為圓心，以42 mm為半徑作圓，然后將該圓3等分，得點(diǎn)A、B、C；

（2）分別以A、B、C為圓心，以49 mm、50 mm、30 mm為半徑作圓，3圓交與一點(diǎn)P；

（3）連接OP，并且計算出OP=12 mm。因此不平衡量m=w×（OC/OP）=1.12×（42÷12）=3.92 g；

圖1　

（4）配重的相位約同C點(diǎn)位置；

綜上所述：應(yīng)在C點(diǎn)位置加裝3.92 g的配重。

（5）在線動平衡效果：通過在線動平衡后，在配重鎖緊螺母C點(diǎn)位置處加裝3.92 g的配重螺絲后，重新啟動氮壓機(jī)并測量其振動值，振動值由42 μm降為了11 μm經(jīng)廠家確認(rèn)，振動值遠(yuǎn)低于報警跳車值，壓縮機(jī)在正常操作情況下，可以持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

5　結(jié)語

針對處理氮壓機(jī)振動問題上，要本著從簡單到復(fù)雜的原則，逐一排除問題點(diǎn)。在分析故障原因時，要結(jié)合設(shè)備檢修履歷，從設(shè)備歷史的角度，去分析可能性的原因。同時要認(rèn)真分析設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來處理故障，否則將弄巧成拙。

［1］徐敏.設(shè)備故障診斷手冊——機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷［M］.西安：交通大學(xué)出版社，1998.

［2］安勝利.轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡技術(shù)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2007.

Analysis and Treatment of 4 Stage High Vibration Values in 4MSGEP-5/30 Nitrogen Compressor

WANG Lei
（China Shenhua Coal to Liquid and Chemical Co.，Ltd.，Xinjiang Coal Chemical Branch，Urumqi 831400，China）

Aiming at high jump failure due to 4 stage axial vibration in the operation of nitrogen compressor，this paper has effectively analyzed and treated the failure.On-line dynamic balancing method is applied to solve the problem.

nitrogen compressor；dynamic balance

TH45

B

1006-2971（2014）06-0059-03

王磊，男，2006年畢業(yè)于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，中國神華煤制油化工有限公司新疆煤化工分公司甲醇中心空分裝置設(shè)備工程師，現(xiàn)從事制氧設(shè)備的管理及維護(hù)工作。E-mail：13999901481@163.com

2014-06-30