寒冬壓氣站離心式壓縮機振動故障診斷及預(yù)防措施

史寧崗，黃盛華，俞曉艷

1中國石油天然氣股份有限公司管道分公司，河北 廊坊

2中國石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部，河北 廊坊

3中國石油管道局工程有限公司技術(shù)服務(wù)中心，河北 廊坊

1.引言

陜京管道陽曲壓氣站離心式壓縮機RV050/03是干線天然氣增壓輸送的關(guān)鍵設(shè)備，系德國曼透平公司產(chǎn)品。驅(qū)動電機功率20 MW，電機額定轉(zhuǎn)速1800 r/min，通過變速箱帶動壓縮機，齒輪箱變比4.774；壓縮機額定轉(zhuǎn)速8593 r/min，工作介質(zhì)為天然氣，額定流量15257 m3/h (工況)，出口壓力10 MPa [1]。該站壓縮機組4用1備，全年連續(xù)運轉(zhuǎn)。

2.故障現(xiàn)象

2018年12月27日，陽曲壓氣站2#機組在啟機過程中，壓縮機驅(qū)動端振動探頭VI4205X、VI4205Y及非驅(qū)動端振動探頭VI4202X、VI4202Y振動值均超過停機值(50 μm)，啟機失敗。

3.故障分析及診斷

3.1.初步排查

通過機組S8000振動檢測系統(tǒng)分析，振動呈現(xiàn)以下特征：振動頻率與轉(zhuǎn)頻相同，即振動存在較大的工頻成分；振動值隨電機轉(zhuǎn)速的增大而增大，但與電機負載無關(guān)；振動值以徑向為主，軸向值很小；譜圖中一般不含工頻的高次諧波，不平衡的振動方向主要在徑向[2]。振動圖譜(圖1)符合軸彎曲特征，但該機組此前運轉(zhuǎn)狀況良好，距上次機組停運僅22天。該機型轉(zhuǎn)子長2.33 m，轉(zhuǎn)子重量547.9 kg，且停運2月以上及存放2年以上的備用轉(zhuǎn)子均未出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故推斷該轉(zhuǎn)子振動特性只是符合軸彎曲特性，但并非軸彎曲。

3.2.抽芯檢查

對壓縮機組進行抽芯檢查，發(fā)現(xiàn)機組進出管線內(nèi)無異物，機芯內(nèi)無異物，但二、三級葉輪梳齒密封嚴重損壞(圖2)，一、二、三級軸密封嚴重磨損(圖3)。

Figure 2.The serious damage of comb seals for second and third stage impeller圖2.二、三級葉輪梳齒密封嚴重損壞

Figure 3.The serious damage of seals in the first, second and third stage shafts圖3.一、二、三級軸密封嚴重磨損

3.3.外界因素分析

查看外部環(huán)境，發(fā)現(xiàn)啟機當(dāng)天氣溫急劇下降，最低溫度由-13℃驟降到-20℃，而輸送介質(zhì)天然氣的水露點為-15℃ (工況)。

3.4.故障原因分析

備用機組為達到快速啟動的要求，在機組熱備時，內(nèi)部充壓，進出口閥門打開，干氣密封正常供給。在該工藝條件下，密封氣將沿干氣密封進入壓縮機內(nèi)部，高壓側(cè)的氣體將依次經(jīng)過三級葉輪梳齒密封、三級軸密封、二級葉輪梳齒密封、二級軸密封、一級葉輪梳齒密封進入進氣端，而低壓端經(jīng)過一級軸密封進入進氣端。雖然密封氣進氣溫度(54.5℃)較高，但由于進氣量小，外界溫度過低，使其在經(jīng)過氣體流道過程中天然氣中的水分析出并結(jié)冰，堆積在密封溝槽中。在機組啟動過程中，凝結(jié)的冰塊隨轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，從而損壞梳齒密封，造成壓縮機振動升高而停機[3]。

4.預(yù)防措施

為避免上述情況再次發(fā)生，站內(nèi)備用機組在冬季備用期間關(guān)閉進出口閥門，停止供應(yīng)密封氣，只在啟機之前進行機組充壓。同時密切關(guān)注輸送介質(zhì)水露點的變化情況，提高密封氣的進氣溫度，防止析水和結(jié)冰。