潘俊花

(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

酒鋼21000m3/h制氧空壓機(jī)軸位移故障分析及解決方法

潘俊花

(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

文章通過(guò)對(duì)酒鋼21000m3/h制氧空壓機(jī)軸位移檢測(cè)系統(tǒng)故障停機(jī)的問(wèn)題分析,著重闡述了軸位移檢測(cè)裝置的故障分析和解決方法。

軸位移；傳感器；前置器；故障；安裝調(diào)試

1 引 言

酒鋼21000m3/h制氧1#～3#空壓機(jī)均采用的是德國(guó)阿特拉斯科普克公司制造的GT098L3K1型離心壓縮機(jī)。軸位移、軸振動(dòng)是保證壓縮機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要儀控參數(shù)。本文主要結(jié)合21000m3/h制氧1#～3#空壓機(jī)發(fā)生的四起故障進(jìn)行分析,對(duì)點(diǎn)檢、檢修、維護(hù)和安裝調(diào)試中應(yīng)注意的問(wèn)題和解決的方法進(jìn)行闡述。

2 軸位移測(cè)量原理和轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)特性

2.1 軸位移測(cè)量原理

壓縮機(jī)組的軸位移一般采用電渦流傳感器來(lái)測(cè)量,測(cè)量原理是由電渦流傳感器和同其配套的前置器組成一個(gè)高頻振蕩器。該振蕩器的振幅(間隔電壓)隨著傳感器探頭與被測(cè)物之間距離發(fā)生變化(減小)而變化(減小),探頭線(xiàn)圈內(nèi)的磁通量就會(huì)發(fā)生變化(增大),因而線(xiàn)圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)就會(huì)發(fā)生變化(增大)。所以,該振蕩器的振幅就會(huì)衰減。衰減的幅度與傳感器探頭和金屬被測(cè)物之間的距離呈正比。

2.2 轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)特性

轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),轉(zhuǎn)子因本身特性會(huì)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)。轉(zhuǎn)子的竄動(dòng)只要不超過(guò)一定限度,就不會(huì)發(fā)生動(dòng)靜部件的碰撞。

3 軸位移故障現(xiàn)象及原因分析

3.1 故障1

2013年2月3日6：08分,動(dòng)力廠(chǎng)21000m3/h制氧3#空壓機(jī)三級(jí)軸位移測(cè)量值由-0.08 mm跳變至+0.31mm,觸發(fā)連鎖條件而跳機(jī)連鎖停機(jī)。經(jīng)對(duì)空壓機(jī)開(kāi)蓋檢查,探頭安裝緊固、無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象后；打竄軸測(cè)試,發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)偏高+0.32mm,又進(jìn)行一、三級(jí)探頭和前置器的交叉試驗(yàn)后,判斷為三級(jí)軸位移前置器故障,更換后正常。

原因分析：該軸位移檢測(cè)裝置于2011年12月2日3#空壓機(jī)年修期間由德國(guó)阿特拉斯廠(chǎng)家提供并更換,運(yùn)行14個(gè)月前置器出現(xiàn)零點(diǎn)飄移的設(shè)備故障是導(dǎo)致3#空壓機(jī)停機(jī)的主要原因。

3.2 故障2

2013年5月21日15:20分,動(dòng)力廠(chǎng)21000m3/h制氧3#空壓機(jī)一、二級(jí)軸位移開(kāi)始出現(xiàn)從-0.02mm波動(dòng)至-0.1 mm 波動(dòng),21:42分跳變至-0.33 mm連鎖停機(jī)。經(jīng)檢查軸位移前置器實(shí)際輸出信號(hào)從8.56mA至8.95mA波動(dòng),觸發(fā)連鎖條件而跳機(jī)。判斷為軸位移前置器故障,更換后正常。

原因分析：3#空壓機(jī)一、二級(jí)軸位移前置器損壞導(dǎo)致輸出信號(hào)波動(dòng)超出跳機(jī)限值,是造成3#空壓機(jī)停機(jī)的主要原因。

3.3 故障3

2013年8月7日17：21分,動(dòng)力廠(chǎng)21000m3/h制氧1#空壓機(jī)3-4級(jí)缸軸位移從-0.019mm跳變至-0.18mm,持續(xù)55秒后,由-0.18mm跳變至-0.34mm連鎖停機(jī)。經(jīng)檢查確認(rèn)傳感器安裝緊固、無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象,打竄軸進(jìn)行測(cè)試,計(jì)算機(jī)顯示的位移示值分別是-0.06mm和0.16mm,與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)用的百分表示值一致。為保證啟機(jī)正常,對(duì)3-4級(jí)缸軸位移傳感器進(jìn)行了更換,同時(shí)將1-2級(jí)缸軸位移前置器與3-4缸軸位移前置器進(jìn)行了互換,經(jīng)再次打竄軸測(cè)試,計(jì)算機(jī)顯示的軸位移示值與互換前位移示值一致,分別是-0.06mm和0.16mm。20:40分1#空壓機(jī)啟機(jī)后運(yùn)行正常。

原因分析：①通過(guò)對(duì)更換下來(lái)的3-4級(jí)缸軸位移傳感器進(jìn)行校驗(yàn)、檢查,確認(rèn)測(cè)量傳感器完好,因此排除軸位移傳感器損壞導(dǎo)致跳機(jī)的可能性。②根據(jù)故障發(fā)生時(shí)3-4級(jí)缸軸振動(dòng)、軸溫等相關(guān)參數(shù)正常以及打竄軸測(cè)試的情況初步分析,軸位移前置器可能出現(xiàn)瞬間故障,導(dǎo)致位移測(cè)量值異常,從而造成1#空壓機(jī)停機(jī)的可能性較大。

3.4 故障4

2013年9月12日1:53分,動(dòng)力廠(chǎng)21000m3/h制氧1#空壓機(jī)3-4級(jí)缸軸位移從-0.001mm跳變至-0.44mm,導(dǎo)致機(jī)組連鎖停機(jī)。經(jīng)儀表維護(hù)人員檢查確認(rèn)位移傳感器接線(xiàn)安裝緊固、無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象,隨即對(duì)3-4級(jí)缸軸位移前置變送器進(jìn)行了更換,3:30分位移前置變送器更換完畢。4:15分1#空壓機(jī)重新啟機(jī)后運(yùn)行正常。

原因分析：故障前后,機(jī)組所有振動(dòng)、1-2級(jí)缸軸位及其他機(jī)組參數(shù)均正常。通過(guò)對(duì)更換下來(lái)的1#空壓機(jī)3-4級(jí)缸軸位移前置變送器進(jìn)行校驗(yàn)、檢查,發(fā)現(xiàn)其輸出電流值跳變。其電子元器件連續(xù)使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)老化損壞是造成此次故障的主要原因。

4 問(wèn)題分析

4.1 前置器溫度對(duì)軸位移檢測(cè)裝置的影響

根據(jù)上述故障現(xiàn)象及前置器箱的現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境,經(jīng)進(jìn)一步檢查,發(fā)現(xiàn)前置器溫度較高。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn),空壓機(jī)軸位移及軸振動(dòng)前置變送器保護(hù)箱均緊貼安裝于空壓機(jī)回油箱側(cè)方,機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)環(huán)境溫度較高且有振動(dòng)。經(jīng)紅外測(cè)溫槍實(shí)際檢測(cè),軸位移前置器夏季運(yùn)行表面溫度43℃～45℃,其他季節(jié)約38℃,雖符合前置器的工作環(huán)境溫度要求在-30℃～50℃范圍,但長(zhǎng)期在此環(huán)境運(yùn)行會(huì)對(duì)前置器的電氣特性造成影響,從而縮短前置器電器元件的使用壽命。

4.2 同軸電纜接觸不良對(duì)檢測(cè)裝置的影響

經(jīng)對(duì)檢測(cè)裝置的延長(zhǎng)電纜檢查發(fā)現(xiàn),機(jī)組內(nèi)少量潤(rùn)滑油通過(guò)軸位移及軸振動(dòng)測(cè)量探頭延長(zhǎng)電纜(同軸電纜)滲透至前置器表面。經(jīng)測(cè)試,該油品絕緣且前置變送器全部采用密封膠封裝。但系統(tǒng)對(duì)同軸電纜的安裝有較高的要求,即同軸電纜在安裝時(shí)不能存在扭應(yīng)力,并且安裝前必須用酒精清洗同軸電纜接頭。如果存在接觸不良或有污物存在,就會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)寬帶脈沖干擾,而導(dǎo)致高頻漏電造成示值波動(dòng)。

4.3 渦流探頭安裝處溫度對(duì)檢測(cè)裝置的影響

經(jīng)幾次開(kāi)蓋檢查,測(cè)得渦流探頭引線(xiàn)盒內(nèi)溫度達(dá)到65℃。雖然,幾次故障不是因?yàn)樵撛蛩?。但如果溫度過(guò)高,將會(huì)引起不真實(shí)的振動(dòng)指示并可能引起飄移,這一點(diǎn)極易被儀表維檢人員忽視。出現(xiàn)此問(wèn)題,極有可能是該處軸封漏汽所致,應(yīng)引起重視。

4.4 干擾信號(hào)對(duì)檢測(cè)裝置的影響

在幾次檢修中,發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)接打手機(jī)時(shí),儀表示值有較大的波動(dòng)。特別是在前置器箱門(mén)打開(kāi)的狀態(tài)下,軸位移和軸振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng),而前置器箱門(mén)關(guān)閉的時(shí)候,只有軸振動(dòng)信號(hào)有波動(dòng)。

5 解決措施

(1)為改善前置變送器的運(yùn)行環(huán)境,利用空壓機(jī)檢修機(jī)會(huì),重新制作前置變送器保護(hù)箱,將其移位至距離回油箱約1.5米且高于回油箱的一級(jí)導(dǎo)葉檢修平臺(tái)上。以減小回油箱溫度和滲油對(duì)檢測(cè)裝置造成的影響,保證前置器的可靠運(yùn)行,延緩前置變送器的劣化趨勢(shì),延長(zhǎng)使用壽命。

(2)將前置器箱移位到一級(jí)導(dǎo)葉檢修平臺(tái)后,同軸電纜由低向高的走向不會(huì)因機(jī)殼少許漏油而出現(xiàn)電纜表面被油浸蝕的現(xiàn)象,但要定期對(duì)同軸電纜和機(jī)體之間的絕緣性能進(jìn)行測(cè)試,檢查前置器信號(hào)線(xiàn)對(duì)地絕緣是否良好,同軸電纜有否破皮,接地電阻是否滿(mǎn)足要求。

(3)利用檢修的機(jī)會(huì),對(duì)軸封采取可靠的隔熱處理,保證渦流探頭安裝處的溫度在65℃以下。并要求現(xiàn)場(chǎng)操作人員定期對(duì)軸封進(jìn)行漏汽檢查,確保軸封良好。儀表維檢人員應(yīng)定期對(duì)該處的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),確保渦流探頭的安裝條件符合技術(shù)要求。

(4)對(duì)于電磁干擾對(duì)軸位移檢測(cè)裝置的影響,除了保證前置器箱的密封性能良好和延長(zhǎng)電纜及信號(hào)電纜屏蔽層的可靠接地以外,要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)檢、檢修人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)禁止接打電話(huà)和現(xiàn)場(chǎng)操作用電設(shè)備進(jìn)行要求和規(guī)范。防止發(fā)生因信號(hào)干擾問(wèn)題導(dǎo)致的誤停機(jī)事故。

6 結(jié) 論

通過(guò)2016年發(fā)生的3次軸位移停車(chē)故障,軸位移檢測(cè)裝置的運(yùn)行環(huán)境非常重要,雖然滿(mǎn)足于儀表使用說(shuō)明書(shū)的環(huán)境要求,但儀表處于長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài),高溫、電磁干擾、安裝缺陷等都會(huì)給設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)較大的設(shè)備、安全隱患。因此,在進(jìn)行軸位移檢測(cè)裝置設(shè)備點(diǎn)檢、維護(hù)、檢修時(shí),上述問(wèn)題應(yīng)引起足夠的重視并采取相應(yīng)的措施,避免在設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)儀表故障而引發(fā)的誤停機(jī)事故。

[1]《石油化工儀表自動(dòng)化培訓(xùn)教材》編寫(xiě)組.旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)石化出版社,2010.

[2]盛兆順,尹琦嶺.設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

10.13939/j.cnki.zgsc.2016.49.081