5C II 250MX3离心压缩机的振动报警分析

5C II 250MX3离心压缩机的振动报警分析

    摘  要  通过5C II 250MX3压缩机一起轴振动过大的现象及其处理过程，简要说明了该类离心压缩机在生产运行过程中容易产生的问题，并提出了几点预防建议。
    关键词  振动  积炭  离心力  动平衡  间隙

    1．机组简介
    5C II 250MX3离心压缩机为美国英格索兰公司制造，采用三级压缩，三根单轴单叶轮形式的转子呈正三角形分布在增速机的主动齿轮圆周面上，三级叶轮经增速后的转速可达到29000r/min，电机功率为3310kW，排量为38000m3/h，进气压力0.099MPa，出口压力为0.64 MPa，入口空气过滤器为国产自洁式过滤器。
    2．故障现象
    该机组自投入运行以来，运行较为稳定。从2005年7月24日再次开车后，二级振动有所增大，最大值达到0.028mm(1.1 mils )。到2005年9月14日，该压缩机二级振动多次达到或超过报警值0.029mm(1.15mils)。之后对油冷却器进行清洗回装与更换过滤器滤筒后正常启机，故障依旧。9月17日拆出二级转子后发现叶轮与扩压器积炭非常严重、浮环密封已经产生磨损，经测量密封与轴的间隙值达到17μm，已经严重超过允许间隙值。径向轴承与推力轴承没有磨损。转子送到厂家进行动平衡校核后，发现不平衡量较大，在经过厂家校验后于9月29日回装后第二次试车，在启动15s之内的过程中，一、二、三级振值均超过0.025(lmils)，15s过后，三级振值超过联锁值(1.15mils )而联锁停机。
    因压缩机还没有正常运转就联锁停机，无法确定机器的运转状况，决定再次试机，同时将二级联锁停机值调至0.041(1.6mils) (原1.30mils)，三级联锁停机值调至0.047mm(1.85mils) (原1.15mils)后第二次开车，空载(进口阀开度15%,放空阀开度100%)启动正常后，其一、二、三级振值分别为0.019mm (0.75mils) , 0.031 mm (1.2mils) , 0.043mm (1.7mils)左右，然后将进口阀开度由15％开打至20%，观察一、二、三级的振动情况，三级振动继续增大。当进口阀开大至30％时，三级超过0.047mm(1.85mils)联锁停机。
     3．检修情况
    (1)二级转子清理积炭并做动平衡（英格索兰），清理扩压器积炭；
    (2)更换二级气封；
    (3)调整二级叶轮与扩压器间隙[二级标准值为1.143mm(0.045lin)]，二级由检修前的1.041mm(0.041in)调至检修后的1.219mm(0.048in)；
    (4)联轴器对中找正，圆周、端面的偏差均在0.025mm内，符合设备技术要求。
    4．故障原因分析
    首先，因为这三次操作都是在正常情况下启动压缩机，尤其是第二次启动后没有进行提负荷，机组即发生连锁停车，因此可以判断不是由后续工艺及操作所带来的影响。其次，二级转子不平衡主要是由于叶轮积炭严重，并且分布不均匀，在叶轮高速运转时，会产生非常大的离心力，导致振动加大，而在此过程中，由于振动的原因会造成积炭的局部脱落，也有使叶轮的不平衡量加大的可能，而与此同时由于振动的加大会造成轴运行过程中的弯曲变形，与密封产生摩擦造成浮环密封的磨损。但经过叶轮的动平衡后，应该不会再发生此种现象。经过认真分析检修过程及重新校核安装数据（完全符合厂家技术要求，并经服务工程师确认）后，分析认为二级转子动平衡仍然是怀疑重点。而后由厂家证实由于动平衡机的问题导致本次不平衡量的修正不正确，需重新校核。第三、三级叶轮振动高，有可能与三级叶轮与扩压器的间隙过小，在二级叶轮振动大的影响下造成叶轮与扩压器碰撞而产生剧烈振动。经测量三级叶轮与扩压器的间隙值只有0.203mm (0.008in)[标准值为0.889mm (0.035in )]，相差较大，由此判断振动的增大与此有关。
    随后对压缩机再次进行解体检查，发现三级叶轮积炭也较多，但叶轮与扩压器没有明显的摩擦痕迹，因此不再做动平衡处理，清理后回装并将间隙值调至标准值0.889mm(0.035in)；对二级叶轮重新做动平衡并同时对一、二级的叶轮间隙进行了调整，一级调整到1.676mm (0.066in )，标准值为1.524mm (0.06in)，二级调整到1.219mm (0.048in )，标准值为1.143mm (0.045in )。
    再次启动压缩机至正常工作状态后，一级振动为0.020mm(0.78mils)，二级为0.013mm (0.53mils)，三级为0.015mm(0.59mils )，状态良好。
    5．小结
    此次压缩机振动高的原因主要是由于叶轮转子的不平衡，及叶轮和扩压器之间的间隙过小所致，而造成叶轮不平衡的原因主要是因为叶轮表面积炭的影响。而此类离心压缩机的积炭要想完全避免又是不太可能，因此叶轮上的积炭势必会影响到转子的平衡状况。可在日常的运行中注意下面几点：(1)选用质量较好、精度较高的入口过滤器。如果在用的空气过滤器精度较低，可以在过滤器外面加中效无纺布进行预过滤；(2)在有条件停机时检测一下各级叶轮与扩压器之间的间隙值（英格索兰公司产品垂直剖分结构的特点使之很容易就可作到）；(3)注意观察分析在线状态监测的数据变化，分析叶轮的平衡情况，避免设备振动过大造成严重损失。