壓縮機(jī)升速期間振動大問題處理

趙 錚

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧沈陽 110869）

1 機(jī)組設(shè)計參數(shù)

該機(jī)組一段6 級，汽輪機(jī)拖動，設(shè)計轉(zhuǎn)速10 823 r/min，標(biāo)準(zhǔn)容積流量270 000 Nm3/h，進(jìn)口壓力11.15 MPa（111.5 Bar），進(jìn)口溫度55 ℃，出口壓力13.45 MPa（134.5 Bar），出口溫度77.61 ℃，一階臨界轉(zhuǎn)速5627 r/min，二階臨界轉(zhuǎn)速19 823 r/min，設(shè)定臨界區(qū)間5100～6100 r/min。

2 問題描述

機(jī)組試車，臨界期間速率100 r/s，壓縮機(jī)啟車升速，轉(zhuǎn)速4500 r/min，壓縮機(jī)非驅(qū)動端A 點振動值上漲至24 μm，5100 r/min達(dá)到43 μm，5700 r/min 時非驅(qū)動端A 點振動值88.9 μm，聯(lián)鎖停車。此時壓縮機(jī)非驅(qū)動端B 點振動值達(dá)到80 μm，驅(qū)動端兩點振動及汽輪機(jī)振動有一定上漲，漲幅不到10 μm（圖1）。

圖1 振動趨勢

3 排查方向

排查現(xiàn)場機(jī)械試車壓縮機(jī)振動情況。排查現(xiàn)場氮氣試車壓縮機(jī)振動情況。核算轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)報告，核算臨界轉(zhuǎn)速。

4 原因分析

（1）機(jī)械試車，臨界速率50 r/s，最大振動出現(xiàn)在5700 r/min，壓縮機(jī)非驅(qū)動端A 點振動值57 μm，升速至10 000 r/min，振動值下降至15 μm 以內(nèi)。安裝干氣密封回裝儀表發(fā)現(xiàn)，振動、位移探頭與延伸電纜接線錯誤，51 前置器接6 m 線程（探頭加延伸電纜），這樣連接會導(dǎo)致探頭靈敏度降低，由此推斷空負(fù)荷試車振動為假值，實際值≥57 μm。由此初判壓縮機(jī)在臨界區(qū)間振動大，可能原因是軸瓦安裝問題、升速速率問題，以及轉(zhuǎn)子在臨界區(qū)間不平衡響應(yīng)大。機(jī)械試車趨勢如圖2 所示。

圖2 機(jī)械試車趨勢

（2）氮氣試車共進(jìn)行4 次，每次試車情況基本一致，壓縮機(jī)均在5700 r/min 時，非驅(qū)動端A 點振動大聯(lián)鎖停機(jī)，振動值超過88.9 μm，非驅(qū)動端B 點振動值80 μm。排查壓縮機(jī)軸瓦間隙、過盈等安裝情況，均在設(shè)計要求范圍，其中軸瓦間隙取設(shè)計要求下限。因此可以排除軸瓦問題引起壓縮機(jī)在臨界區(qū)振動聯(lián)鎖停機(jī)。

氮氣試車期間，臨界區(qū)間速率60～100 r/s，根據(jù)實際過臨界區(qū)的時間反算，實際升速速率與設(shè)定升速速率基本一致。因此可以排除臨界區(qū)間升速速率與實際不符，引起壓縮機(jī)臨界區(qū)振動大。觀察壓縮機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)過程，懷疑轉(zhuǎn)子在臨界區(qū)間不平衡響應(yīng)大（圖3）。

圖3 氮氣試車歷史趨勢

（3）核算確認(rèn)給定一階臨界轉(zhuǎn)速沒有問題，實際運行在5700 r/min 振動響應(yīng)大，間接驗證一階臨界轉(zhuǎn)速是正確的。核算轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，由此可以判斷設(shè)計不存在問題。

5 改進(jìn)方案

（1）如裝置投產(chǎn)不具備停機(jī)條件，鑒于實際轉(zhuǎn)速在6100 r/min以上，振動值已下降，到達(dá)工作轉(zhuǎn)速后，振動值均在25.4 μm 內(nèi)?，F(xiàn)場可以在控制系統(tǒng)中，臨界區(qū)間由5100～6100 r/min 更改至3100～6100 r/min，增加汽輪機(jī)暖機(jī)時間，以及在臨界區(qū)間增加延時。綜合同類機(jī)型其他現(xiàn)場使用經(jīng)驗，該方案具有可行性。

（2）建議停機(jī)拆檢，復(fù)查缸體密封，如有間隙超差或損壞，立即更換。建議轉(zhuǎn)子重新動平衡處理。

6 改進(jìn)效果

綜合考慮在臨界區(qū)間增加聯(lián)鎖延時，以及增加臨界區(qū)間及暖機(jī)時間。再次啟車，轉(zhuǎn)速6700 r/min，壓縮機(jī)非驅(qū)動端最大振動值44 μm。之后投入工藝氣體，轉(zhuǎn)速8500 r/min，壓縮機(jī)最大振動值20 μm。

7 結(jié)語

壓縮機(jī)在臨界區(qū)間要求快速通過，因為臨界區(qū)間表現(xiàn)就是軸振動大。本臺壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在臨界區(qū)間較為敏感，需要增加汽輪機(jī)暖機(jī)時間，可以增加適宜的聯(lián)鎖延時。由于安裝條件改變等原因，多個現(xiàn)場發(fā)生同類事件，經(jīng)過多次運轉(zhuǎn)使用也有好轉(zhuǎn)現(xiàn)象。