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1、苯菲尔蒸汽压缩机振动值高的原因分析及处理方法陆磊 缪江摘要：简述建峰化肥合成脱碳装置苯菲尔蒸汽压缩机振动值仪表频繁高报现象，通过分析其振动值高的原因，采取相应的检修及工艺调整措施确保机组安全稳定运行。关键词：高速轴振动值 轴承 粗糙度 瓦背支撑 锁紧装置 防喘振阀1 简介1.1 重庆建峰工业集团有限公司化肥分公司合成氨装置采用美国布朗工艺，以天然气为原料的年产300kt合成氨，于1993年投产。苯菲尔蒸汽压缩机是低能耗苯菲尔脱碳工艺的重要的节能设备，它工作状况的好坏，直接影响整个合成氨装置的生产成本。原苯菲尔蒸汽压缩机（100C5）由法国制造，由于转子寿命较短且造价昂贵，在2007年7月经国产
2、化后，压缩机改为中国沈阳鼓风机厂制造。1.2 100C5系单级半开悬臂式离心压缩机，由高压电机带动。具体作用是将贫液闪蒸槽100V10内的贫液进一步闪蒸，一方面降低溶液温度减少冷却器负荷；另一方面可使溶液再生更为完全，减轻再生塔再生负荷，而且闪蒸蒸汽经压缩机压缩后变为过热高温蒸汽送入再生塔，为再生塔提供再生热源；压缩机由蜗壳、进气室、密封组件、转子、进气导流叶片、等组成，缸体密封采用碳环密封。 1. 油泵 2.油箱 3.压缩机出口 （图1）4.减速箱 5.电机 1.3机组运行参数 工艺运行参数介质饱和蒸汽进口流量kg/h16000进口压力kpa（表)10进口温度108出口压力kpa（表)120
3、出口温度210轴功率kw930工作转速r/min15601仪表位号报警联锁YE82056m78mYE82156m78mTE 818/819105115压缩机轴位移0.5mm0.7mm2.主要表现2.1自2007年7月国产化后，机组高、低速轴振值明显高于原转子振值，始终接近厂家给定振值上限，且高速轴振动有明显上升趋势，是设备稳定运行的重大隐患。项 目厂家给定值 国产化前（月平均）国产化后（月平均）高速轴振动值80um1520um90120um2.2 2007年11月16日由于晃电事故建峰化肥公司系统停车，紧急停车造成100C5高速转子受到冲击，无法正常启动。11月17日对该机组高速转子整体更换，
4、开车因振动过高造成机组停车，处于停运状态。2.3 100C5若长时间停车，需通过HV127向系统补充低压蒸汽5-6T/H,且由于100C5机组的停运，将严重影响脱碳系统蒸汽平衡，导致整个合成脱碳系统降10%负荷的低效率运行。给整个装置运行的经济性造成较大影响，使生产成本大幅上升。因此如何在现有条件下控制高速轴振动值上升，保证机组稳定高效运行刻不容缓。3.原因分析根据国产化前后机组运行情况对比，认为机组轴振动值高存在以下问题。型号SM451制造商：法国型号SVK201制造商：沈鼓工作情况标准额定工作情况标准额定压缩级数11压缩级数11流量17637Kg/h19400Kg/h流量17637Kg/h
5、19400Kg/h吸入压力4KPa4KPa吸入压力10KPa10KPa吸入温度9898吸入温度108108排出压力115KPa（表）115KPa（表）排出压力120KPa（表）120KPa（表）排出温度197198排出温度210210转速18805r/min18805r/min转速15601r/min15601r/min材质钛合金重量：45Kg材质不锈钢重量：95Kg旧机组 新机组3.1 工艺操作3.1.1装置运行负荷是根据天然气的供给进行调节，负荷的变化同时引起苯菲尔蒸汽压缩机的负荷跟着变化。工艺在调整苯菲尔蒸汽压缩机的防喘振阀时不匹配，引起溶液闪蒸槽第五级液位波动，吸入蒸汽中带液，冲击转子
6、造成振动增大。3.1.2 苯菲尔蒸汽压缩机吸入蒸汽洗涤水量不合适。洗涤水流量过大达到洗涤吸入蒸汽夹带的溶液液滴的目的，但影响了溶液的浓度，对生产不利，洗涤水流量过小，造成吸入蒸汽中带液，对转子形成冲击引起高速转子振动值增大。3.2 转子部分的制造的材质不同，主要是叶轮采用了不锈钢材质（以前为钛合金），目的在于提高叶轮的强度，改善其抗冲刷的能力。但转子的自身重量发生了改变，增加轴承瓦块的支撑力。同时转子在高速运转中，惯性增加，造成振动增大。3.3 厂家设计要求瓦块表面粗糙度为Ra 3.2 ，小组对机组解体检查中发现瓦块工作表面存在明显高点和沟槽（见下图），粗糙度远高于设计值不符合设计要求。瓦块表
7、面不光滑工作中形成油膜强度不高，受冲击时易发生油膜破裂，使转子振动值大幅上升。 （图2） 瓦块表面 瓦背结构（图3）3.4 该机组高低速转子均采用可倾瓦轴承，通过实际检测发现瓦背加工近似平面，运转中瓦块几乎无法摆动，尤其在电机启动瞬间不能正常形成油楔建立压力油膜，使转子受到冲击，导致动平衡破坏转子振动上升。瓦背结构见下图： 3.5 压缩机在安装过程中存在偏差，导致高速转子振动值上升。高速轴安装技术参数名称转子支撑轴承（叶轮侧）转子支撑轴承（电机侧）转子窜量制造商0.140.192mm0.140.192mm0.150.3mm实际0.15mm0.14mm0.57mm3.6 叶轮锁紧装置存在缺陷，2
8、008年1月停运期间对高速轴解体检修期间，对叶轮锁紧装置各配合零部件进行认真检查，检查中发现叶轮压紧块棱角处发生明显翻边现象。随即采用涂色法检查压紧块与叶轮的接触情况，检查结果为叶轮与压紧块未贴合，两结合面间存在间隙。这样在叶轮压紧过程中，压紧块棱角处为受力点，接触类型为线接触。见下图 1.叶轮 2.压紧块3.键 4.锁紧帽 5.高速轴（图4）棱角翻边锁紧装置 锁紧装置 (图5) A.叶轮 B.压紧块 通过以上图片及简图说明应力都集中在压紧块棱角处，当机组开车及运行中受到冲击，压紧块棱角处极易发生磨损造成锁紧力变化，导致转子动平衡破坏振动上升。4.处理措施4.1 苯菲尔蒸汽压缩机运行期间，在满
9、足工艺生产需要的条件下，尽量减少对苯菲尔蒸汽压缩机的调整频率。同时控制好溶液闪蒸槽各级液位，减少吸入蒸汽中带液的发生。稳定装置的运行减少系统停车。4.2 启动方式改变：原启动100C5时出口保持全关，在100C5启动电流回至70A时开出口阀。现启动新100C5时，先将出口阀开1/3的开度，目的减少启动负荷。4.3 机组振动升高的一般对策。4.3.1.开大防喘振阀，关小入口导叶。4.3.2投用2台油冷器，降低进入齿轮箱的油温。4.3.3开大缓冲氮气，减少油中带水，并及时滤油。4.3.4提高入口温度，加强入口分离罐的排导。4.4 更换全套轴承提高加工精度，并对轴承瓦块作出改进。4.4.1 通过与生
10、产厂家达成共识，2008年2月对瓦背结构做出改进，将瓦背改为弧面。见下图 改进前 （图6） 改进后本次改进很大程度的改善瓦块摆动情况，形成有效油楔，转子抗振性能明显提高。4.5 安装过程中严格按照技术要求，控制轴承配合间隙 。 安装后关键技术数据项 目 名 称技 术 要 求 (mm)改进后(mm)高速轴径向轴承间隙0.15-0.1820.16瓦壳间隙0-0.020.01低速轴径向轴承间隙0.16-0.1970.18瓦壳间隙0-0.020.01大齿轮止推轴承间隙0.13-0.190.19 4.6 将锁紧装置中压紧块合理倒角，消除应力提高叶轮与锁紧帽结合面强度。4.6.1 在征得生产厂家共识下将压
11、紧块棱角处倒圆，见下图。图（7）A. 叶轮 B.压紧块4.6.2 将压紧块棱角处倒圆后，在安装中小组人员通过涂色法检查叶轮与压紧块配合面的接触情况，两配合面实际检查结果为接触面积在85%以上，符合设计要求。4.6.3 将叶轮锁紧装置按要求紧力锁紧后，将高速转子再做高速动平衡。5.结束语5.1 通过本次改进很大程度改善了机组的运行情况，转子抗振性能明显提高。经改进后开车一此成功，高速轴运行明显趋于稳定，振值上升问题得到有效控制，高速轴振动值稳定在68um附近，未发生一起设备故障。改进后机组运行数据表序号电流出口流量入口导叶开度防喘阀开度低速轴振值高速轴振值单位AT/H%umum标准值10015.365-758-13801002008.6.1510315.270865702008.7.169815.170865702008.9.179815.270865702008.10.129915.169864652008.10.149715.369864652008.10.159615.269864645.2 虽然机组运行相对比较稳定，但对比国产化前还存在明显的不足，在机组设计制造方面存在较大的差距，今后将深挖设备潜力，通过合理的改进最大限度的缩小之间的差距。参考文献：1、机组运行手册 2、化工机械 3、工业汽轮机
