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1、燕山石化公司2012科技论文第 号转子动平衡对离心压缩机性能的影响孙方闻北京燕山石化公司运保中心第五作业部2012年11月20日摘 要 本文根据热力厂第一热力车间一部空压站2#离心式空气压缩机一级振动值偏高导致联锁停车的故障现象，对本台设备进行解体检查。发现一级叶轮有损坏现象。据此有针对性的对机组进行检查和处理，使压缩机的工作状况得以改善。文中简单介绍了离心式压缩机的工作原理，并且剖析了设备产生故障的具体原因及处理方法。关键词 离心式压缩机；叶轮；动平衡；分析，处理1 问题的提出热力厂第一热力车间一部空压站3台压缩机均由韩国康普艾公司制造，型号为WB1200，形式为离心式，排气压力0.8MPa
2、，打气量9000Nm3/h，转速2590RPM，该设备是给热力厂第一热力车间一部CFB锅炉提供压缩空气的专用设备，运行模式为两用一备。本次检修的原因是该空压站2#空压机于2011年12月6日凌晨12点一级振动值达到42m导致联锁停车。空负荷试车发现一级振动值依然超标，导致振动联锁动作，致使2#空压机不能正常运转，在排除仪表方面存在的问题后，怀疑转子动平衡有问题。因此对空压机入口进行了拆检，结果发现一级叶轮叶片损坏，决定对其进行解体检查。2 离心式压缩机工作原理及主要部件简介2.1离心式压缩机的工作原理气体在压缩机中受离心力的作用，沿着压缩机轴的径向方向流动，成为离心式压缩机。在分析离心式压缩机
3、的结构时，通常将转动部件（包括主轴、叶轮等）总称为转子，不转动部件（包括机壳、隔板等）总称为定子，将扩压器、回流器、吸气室等称为固定元件。气体在机内的流动过程是：电机通过主轴带动转子叶轮高速旋转，叶轮的入口产生低压将气体经吸气室吸入，并随叶轮一起旋转，然后在离心力的作用下被甩出，同时机外空气又源源不断被吸入，保证了气体在机内的连续流动。被叶轮甩出的气体的压力、速度和温度都有提高，压力势能和动能大大提升，在后续的扩压器中流动时，气体的速度降低，压力进一步提高，即部分动能转变为压力势能。这样气体每经过一个叶轮组件压力就升高一次。此时扩压器出来的气体通过弯道和回流器，进入下一个叶轮继续进行压力的提升
4、。由于气体在压缩过程中温度要升高，为了节省压缩功耗和防止气体温度过高，气体经过几级压缩后需要进入空气冷却器进行冷却，气体降温后再继续压缩。2.2叶轮作用的介绍叶轮高速旋转对气体做功，使气体产生离心力获得能量。所以叶轮是离心式压缩机最主要的一个转动部件，其结构形式直接影响压缩机的性能和效率。此压缩机为半开式叶轮，没有轮盖，可提高转速。2.3轴承作用介绍轴承分为径向轴承和止推轴承，径向轴承对转子起支撑作用；止推轴承的作用是承受转子的轴向力，阻止转子的轴向窜动。该压缩机径向轴承为可倾瓦块式，内表面有巴氏合金。轴承是离心式压缩机的一个重要部件。轴承性能的好坏对保证机组稳定正常运行具有重要作用。3.检查
5、结果解体检查发现：1、 一级叶轮叶片有损坏不完整，经检测发现还有两条裂纹。（见图1）图1 一级叶轮2、一、二、三级扩压器导流盘都有不同程度的损坏，甚至有导流叶片脱落的现象。各级导流盘原有导流叶片9片，目前二级剩余6片，三级剩余4片。（见图2）图2 二级扩压器导流盘3、 各级轴承轴瓦均存在烧瓦现象。（见图3）图3 三级轴瓦根据检查结果发现，本台设备振动值偏高导致联锁停车的直接原因为：入口过滤网焊接处开焊，空气中固体颗粒难免进入机组损伤叶轮及导流盘叶片；此台设备就有叶轮叶片不完整的重大问题，致使排列不能对称，破坏其动平衡，产生振动；因为叶轮失衡，会造成轴承与主轴间隙改变，当间隙过小时则会产生烧瓦现
6、象，导致轴瓦有局部过热痕迹，并且损伤转子；另外，压缩机加载卸载过于频繁，也会减少机组使用寿命。4分析结果及处理措施1、由于叶片有损坏不完整，影响动平衡，导致转子报废，不能使用。该压缩机近期，入口导叶开关动作频繁，导致压缩气体的进气量不断变化，所以气体中的固体颗粒对压缩机转子尤其是叶轮冲刷严重，这是造成叶轮损坏的主要原因。另外，检查发现各级进气室、导流体腐蚀严重，金属氧化物脱落，进入级间冷却器，而冷却器芯子密封条腐蚀严重，金属氧化物很容易带入下一级，损坏转子。处理措施：更换备用转子，重新清理、测量、做动平衡。回装时测量的叶轮与导流锥间隙如下（见表1）。表1 叶轮与导流锥间隙位置一级（mm）二级（
7、mm）三级（mm）参考值0.508-0.7620.432-0.610.355-0.457实测值0.5230.5430.385垫片插入量0.590.570.412、扩压器导流盘损坏。分析为导流盘遭到气体连续冲刷，腐蚀严重，造成损坏。入口锥型过滤网连接处开焊也是造成扩压器导流盘损坏之一。由于压缩机入口压力低于大气压力，空气中的杂质难免通过入口进入机组，损坏内部零件。处理措施：对入口锥型过滤网连接处进行补焊；对各级导流盘进行测绘，由厂家制造，全部更换，回装时测量数据如下（见表2）。表2 各级扩压器与叶轮间隙测量位置（标准数据）单位测量数据一级扩压器与叶轮的间隙（1.016）mm0.99二级扩压器与叶
8、轮的间隙（0.762）mm0.73三级扩压器与叶轮的间隙（0.508）mm0.643、各级轴承的轴瓦均存在烧瓦现象。主要原因是二级转子的径向轴瓦间隙过小，仅达0.018mm，使轴瓦与轴产生局部摩擦，造成烧瓦，影响轴承的使用寿命。处理措施：由于轴瓦上的巴氏合金没有明显脱落现象，清理、打磨后回装，调整轴瓦间隙，调整后数值如下（见表3）。表3 轴与轴瓦间隙位置一级二级三级主轴测量值（mm）0.090.10东侧西侧东侧西侧0.110.120.100.095、结论本文对离心式压缩机振动值偏高的原因进行了分析，造成离心式压缩机振动值偏高的原因还有很多，本文仅以热力厂第一热力车间一部空压站2#机为例，将现场
9、检修实际情况作为理论基础，根据运行时采集的数据和设备状况的分析，进行了修复处理。分析了转子对离心式压缩机振动的影响，找出其振动大的原因。综上所述，离心式压缩机振动值高的主要原因基本可以总结为：1、轴承、叶轮、导流盘等零件严重磨损或腐蚀2、压缩机转子动平衡被破坏；3、轴承间隙过小等。1月17日试车。试车数值记录如下：一级振动(m)二级振动(m)三级振动(m)二级入口温度()三级入口温度()系统压力(MPa)电流（A）13.26.55.229310.887.9运行一段时间后，机组运行参数正常。经过处理，压缩机稳定的运行状况说明处理方案可行。参考文献1 石油化工职业技能培训教材机泵维修钳工中国石化出版社，2007.2李超化工机械与设备概论 中国石化出版社，20103刁玉玮 王立业 喻健良化工设备机械基础 大连理工大学出版社，2006
