空气压缩机轴位移升高故障分析及处理

２０１７年４月　第４０卷第２期　缸儆　Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ　Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ａｐｒ．２０　１７　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．２　空气压缩机轴位移升高故障分析及处理　方紫咪　ｆ中国石油化工股份有限公司，北京１００７２８）　摘要：介绍５６０００ｍ　／ｈ空分装置前后４次因为空气压缩机轴位移升高而停车的情况及检修发现的问题　分析导致空气压缩机轴位移上升的原因，并提出相应的防范措施。　关键词：空气压缩机　轴位移　润滑油　气封　静电腐蚀　ｌ　空分装置及空气压缩机组简介　中国石化金陵分公司５６　０００　ｍ３／ｈ空分装　措施，但空气压缩机轴位移、主推力瓦温逐步爬　升的趋势未能得到有效抑制。　表１　空气压缩机４次轴位移故障情况　置．由法国液空公司设计，采用德国ＭＡＮ　ＴＵＲＢＯ　公司的汽轮机一拖二机组ｆ空气压缩机型号为　ＲＩＫ１４０—１＋１＋ｌ＋１）．技术特点是分子筛前端净　化、增压膨胀制冷、氧氮内压缩流程、全精馏制　氩。装置于２００３年ｌ０月土建开工．２００５年３月　１０日主汽轮机单体试车．２００５年６月２０日出　氧。　机组自２００５年投用后．一直运行正常　期间　只进行了轴瓦检查等小修．机组未进行解体大　修。２０１４年３月装置停工大修时．对汽轮机止推　端轴瓦以及增压机第五级转子轴瓦进行了清理、　检查．开机后空气压缩机组运行状态良好．空分　装置保持高负荷状态运行．空气量达到２６００００　ｍ　／ｈ以上　３检修情况及发现的主要问题　２机组故障现象　３．１第一次检修　３．１．１　主推力瓦与推力盘主推而磨损　自２０１４年７月起．空气压缩机先后４次发　生轴位移和主推力瓦温逐渐同步上升的情况．导　致装置被迫停工检修．而检修后问题反复＿ｌ十ｊ＿现．　严重影响了正常生产．　拆检发现空气压缩机主推力瓦块与推力盘　主推面存存明显磨损现象．个别瓦块局部的巴氏　合金层已经基本磨完．而副推力　Ｌ状况较好．见　图１　检修后更换了主推力瓦块　．　具体故障时间和情况见表１（轴位移的零点　值每次检修有调整）　先后４次故障的现象比较相似：晚上比白天　的瓦温高、位移大，天冷比天暖的瓦温高、位移　大，阴雨天比晴天的瓦温高、位移大　期间采取了降低空分装置负荷、提高润滑油　压、降低润滑油温度、降低末级密封排放压力等　对于空气压缩机推力盘主推面的磨损．对推　收稿日期：２０１６一ｌ２—１４：收到修改稿Ｈ期：２０１７－０３—０Ｉ　作者简介：方紫咪，男，１９８５年１２月ｉｆ｛生，本科学历，　稃　师．２００７年毕业于南京林业大学化学Ｔ程与工艺专业．现在中旧　石油化工股份有限公司化Ｉ．事、　部Ｔ作　联系电话：０１０—　５９９６９５３３；Ｅ－ｍａｉｌ：ｆａｎｇｚｍ＠ｓｉｎｏｐｃｃ．ｒＯ１￣Ｉ１　第２期　方紫咪．空气压缩机轴位移升高故障分析及处理　１０７　力盘主推面进行手Ｔ研磨抛光修复。经过手工研　磨，主推面光洁度大幅的提高，复查其最大跳动　值为０．０１５　１１１１１１，复测推力盘各点厚度，最大偏差　为０．０１２ｍｍ。　（（－）ｆＩ１ＩＪ　力ｆ　Ｌ　【矧１　空气　缩机主玳力瓦、主推力曲ｆ及剐推瓦状况　３．１．２润滑ｆＩＩＩ情况　轴瓦拆检时发现空气压缩机、汽轮机推力瓦　进油孔处有彩色　料薄片．空气压缩机径向瓦内　发现不少黑色　料颗粒　对油系统检查，发现备　用油过滤器的滤　外包　料膜剥落。滤芯底部的　定位塑料座缺损．　２　此次检修埘过滤器进行了更换　、另外。空气　缩机组润滑油为ＢＰ　Ｘ４６。检查润滑油分析报　告．无不合格记录　故障发生后，对润滑油进行了　加样分析．检　结果合格：同时安排质检中心进　行了金属元素分析．结果符合ＭＡＮ　ＴＵＲＢＯ要　求　２　损　爵的滤芯　３．１．３平衡鼓检查　复测空气压缩机首级叶轮人口与平衡鼓气　封问隙．其在ＭＡＮ　ＴＵＲＢＯ的设计允许范围内　鉴于空气压缩机首级入口气封、平衡鼓气封间隙　符合ＭＡＮ　ＴＵＲＢＯ设计标准．暂不揭缸．对发现　的问题进行处理并恢复开车．待装置停工时再解　体大修．．　３．２　第二次检修　１）润滑油系统的处理按照ＭＡＮ　ＴＵＲＢＯ建　议更换润滑油；同时清理、检查油箱与油管路。　２）转子总体情况较好．转子上气封齿绝大多　数完好．第ｉ级叶轮７道气封片中有３道损坏严　重（　图３）．转子送工厂更换气封片：第＿二、四级　入Ｉ　Ｉ气封磨损严重．进行更换　３　转子第二三级叶轮气封片损坏情况　３）主推力瓦磨损，更换瓦块；推力盘主推ｌｌ＝ｌｊ　磨损小严重，上车床抛光。　４）第　级叶轮冲洗水管损坏．补焊后回装。　１０８　缸舷　２０ｌ７年第４０卷　５）级间冷却器腐蚀、结垢状况较好。　６）汽轮机静电碳刷损坏１只，更换；静电接　地个别线头松动．复紧。　７）检查空气压缩机转子平行度：水平偏差为　０．０１　ｍｍ．下偏差为０．０８５　ｍｍ：汽轮机转子平行　度：水平偏差为０．０２ｍｍ，下偏差为０．１０ｍｍ。从　ＭＡＮ　ＴＵＲＢＯ公司在其他厂家的机组运行经验　看．在０．１０ｍｍ的平行度偏差下汽轮机还是可以　维持运行的．此次不作调整　３．３第三次检修　１）对所有静电接地、汽轮机转子静电接地碳　刷进行了检查．没有发现明显异常　２）对空气压缩机转子进行了磁化检查．发现　局部磁强度超标　委托ＭＡＮ　ＴＵＲＢＯ公司进行了　现场消磁处理．复查合格　３．４第四次检修　停车前．对接地线进行检查测电．在断开接　地线１　ｍｉｎ后．测得电势为５２Ｖ　在机组其他位置　及回油管线上加装接地线．重复测量．得到结果　为４．３　Ｖ．并且此后３　４　ｄ转子的轴位移及瓦温稳　定．直至停车．　此次停车后拆下碳刷．发现碳刷有效长度已　被磨掉．碳刷支架亦有轻微磨损　因为转子带电　大．放电电流大，因而刷头磨损的快．较正常使用　寿命２～３　ａ，此次刷头只用了不到５个月．磨损较　严重。　处理措施：机组新增３处电刷．空气压缩机、　汽轮机、增压机转子上各一处　此次处理后．按要求回装恢复开车．机组运　行正常，无类似故障发生　４故障原因分析　轴向位移是机组运行的关键参数．必须保持　在允许范围内．否则会引起动静部分发生摩擦碰　撞，发生严重损坏事故，如轴弯曲、隔板和叶轮碎　裂、机组叶片折断等。机组轴位移升高的常见原　因有仪表误报、负荷大幅波动、工艺介质发生变　化、平衡鼓故障、轴瓦磨损、气封损坏、油系统故　障等。下面结合空气压缩机轴位移的故障情况进　行逐一排查　４．１仪表误报　轴位移异常时．轴瓦温度伴随着升高：对空　气压缩机主推力瓦的位移、瓦温探头进行拆检、　校验．没有发现异常：空气压缩机主推力瓦瓦块　存在明显偏磨　以上可以排除空气压缩机故障是　仪表假信号　４．２工艺原因导致轴向力增加　工艺参数发生变化（负荷增加、介质分子量　增大）、压比发生变化，都会导致轴向力增大　结　合空气压缩机的工艺参数情况看，故障前、后Ｔ　艺情况没有明显的变化．可以排除该项原　．　．４．３平衡鼓故障　第一次检修针对平衡鼓气封进行检杏．尤异　常，第二次揭缸检查仍无异常．排除该项原『大】．．　４．４润滑油质量不合格　润滑油密切关系到机组的运行　若管线堵　塞，供油量偏低也会导致润滑不足，轴瓦干磨、轴　温升高、轴位移增大；若润滑油中存在杂质会导　致主推力瓦油膜不稳、承载能力下降，润滑油中　颗粒度超标会导致主推力瓦瓦块磨损加剧．轴向　位移也会增大　结合空气压缩机的运行情况看．开机之初运　行良好．可以排除油管堵塞的可能　而２０１４年９　月６目的停机检修期间．发现备用的润滑油泵出　口过滤器滤芯损坏．空气压缩机、汽轮机的推力　瓦进油口均发现滤芯外包的塑料片．空气压缩机　径向瓦内发现不少滤芯底部的定位塑料座损坏　后脱落的颗粒以及其他杂质，同时转子轴颈、主　推面、瓦面均存在明显的划痕，这说明润滑油的　过滤系统曾遭到破坏。同年１０月初．对空气压缩　机润滑油进行全指标分析，结果表明黏度、水分、　中和值、抗氧化性、破乳化度等常规指标合格．但　颗粒污染度为１０级．超标（ＭＡＮ　ＴＵＲＢＯ要求达　到ＮＡＳ１６３８　６级）　润滑油中存在大量杂质颗粒．会加剧轴瓦的　磨损。但第二次检修进行了彻底的换油，故障仍　再次出现，说明润滑油不是主要故障原因　、　４．５气封损坏导致轴向力增加　气封损坏会导致轴向力平衡遭到破坏．导致　主推瓦超载失效　２０１４年１Ｏ月１３日空气压缩机揭缸后．发现　第三、四级人口气封损坏严重，第三、四级隔板剖　分面冲刷腐蚀严重且隔板中分面密封“Ｏ”型圈老　化失效．这些都会造成转子轴向力的增加　平衡　鼓气封间隙基本不超差．但气封片已出现一定磨　损会造成平衡鼓处漏气量稍有增加．导致平衡能　第２期　方紫咪．空气压缩机轴位移升高故障分析及处理　１０９　力略有下降　组的影响，对机组进行测磁并消磁、对转子增加　电刷、更换碳刷刷头、增加铜线连接机组管线法　兰。检修后，机组未发生类似故障，也说明了静电　以上增加的不平衡轴向力．需全部由主推力　瓦来承担，这会造成瓦面油膜被压缩减薄。导致　主推力瓦温升高　但这应该未到主推力瓦的最大　设计载荷．否则主推力瓦的失效形式将是烧瓦　（有同类型的机组气封损坏后运行并未发生轴位　移升高的情况）。　４．６平行度超标　空气压缩机、汽轮机推力盘与推力瓦座的平　行度超标，造成主推瓦块偏磨。　当空气压缩机、汽轮机推力盘与推力瓦座的　平行度严重超标时．主推力瓦只有部分瓦块受　力。承载能力下降．这些瓦块的温度会较高，一旦　超载将会烧损　腐蚀是空气压缩机组故障的主要原因。　（ａ）完好瓦面　但当前空气压缩机、汽轮机的平行度偏差最　大为０．１Ｊｎｍ．且主推力瓦的接触情况良好。另外　根据ＭＡＮ　ＴＵＲＢＯ以往经验判断在此情况下运　行是可靠的　４．７静电腐蚀　机组检修或者运行过程中难免会产生静电．　需要通过安装在驱动端与轴接触的电刷及接地　线直接导入地下。如果电刷失效或接地线断开，　静电会在转子上越聚越多．转子与大地间的电势　也会越来越高。电势达到一定程度时，就会击穿　轴瓦与轴颈问的油膜．产生火花放电。放电时电　子流轰击轴瓦，正离子流轰击轴颈，动能转化为　热能．使轴瓦与轴颈上放电处金属微粒迅速熔化　甚至汽化　这一过程极为短促，具有爆炸性质，爆　炸力把熔化和汽化了的金属微粒抛离放电表面。　金属微粒被润滑油迅速冷却、凝固，继而从间隙　（ｂ）完好与电击损坏交界处　（ｃ）电击损坏瓦面　中冲走　每次火花放电后，在放电表面留下一个　很微小的小凹坑．随着放电的不断进行，无数的　小凹坑将Ｉ叶Ｊ现在放电表面上…。电击后的瓦块情　况．见图４（放大１００倍后的瓦面对比）。　图４　电击瓦块情况对比　５总结与反思　中国石化金陵分公司空气压缩机组的４次　止推轴承的推力面是最容易发生电火花放　电的部位．放电瓦块表现的特征：巴氏合金被磨　成一斜坡：表面手感发毛，像喷砂过，呈银灰色；　放大１００倍．表面呈密集的凹坑，周边黑（凹陷部　分）．中间亮（底部反光光泽）；推力盘与瓦块接触　面布满了凹坑　故障检修．前期主要针对润滑油、级间密封问题　进行消缺处理，检修后开车，问题反复出现，最后　找到主要原因是静电腐蚀　静电腐蚀在石化系统　内案例不多．但在以后的机组运行维护时要提高　警惕。　关于机组运行的建议：①加强机组的日常维　护．密切关注机组的运行参数，及时发现问题，尽　静电腐蚀导致机组轴位移波动的案例并不　多见．因此空气压缩机组检修了４次，才找到关　键的原因　．第四次检修主要围绕消除电腐蚀对机　早处理：②关注润滑油系统的管理，在轴承箱下　部、轴承进油及回油口设取样点。当机组轴位移　ｌ１Ｏ　缸儆　２０１７年第４０卷　异常时可有效分析轴瓦磨损情况：③合理应用在　感应电位，当电位升高到足以击穿油膜时，就形　成电流回路，给设备造成不必要的影响。　参考文献　［１］　陈忠伟．二氧化碳压缩机组的静电腐蚀及防范措施［Ｊ］．石　油和化工设备，２００５，８（４）：２３．　线监测系统．有效分析机组运行状态；④定期检　查机组静电接地的情况．作为一项日常性工作：　⑤由于焊接、摩擦、碰撞及电涡流装置均可能使　设备带有磁性．因此在机组检修后应做相应的查　磁、消磁工作，避免机组带磁，运行时因旋转产生　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　ＡＮＤ　ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ　ｏＦ　ＡＩＲ　ＣｏＭＰＲＥＳＳｏＲ　ＡＸＩＡＬ　ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ　ＩＮＣＲＥＡＳＥ　Ｆａｎｇ　Ｚｉｍｉ　（Ｃｈｉｎａ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００７２８）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ａｎ　ａｉｒ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｕｎｉｔ　ｗｉｔｈ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　５６　０００　ｍ　／ｈ，ｔｉｐｓｒ　ｈａｐｐｅｎｅｄ　ｆｏｕｒ　ｔｉｍｅｓ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｉｎ　ｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ａｘｉａｌ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．Ｒｅａｓｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ．ａｎｄ　ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｉｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ａｘｉａｌ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ；ｌｕｂｒｉｃａｎｔ　ｏｉｌ；ａｉｒ　ｓｅａｌ；ｓｔａｔｉｃ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　‘　：　√＿　／　／　／　／　／　ｔ　１　二，　、＝　＿／　‘　０　：　ｃ　：　／　：　‘　ｃ＾　：　０　ｔ　’　：１　：　ｔ　（上接第９４页）　ＤＥＳＩＧＮ　ＡＮＤ　ＤＩＳＣＵＳＳＩＯＮ　ＯＦ　ＬＡＲＧＥ　ＤＩＡＭＥＴＥＲ　ＨＩＧＨ　ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ　ＶＡＣＵＵＭ　ＰＩＰＩＮＧ　ＭＡＴＥＲＩＡＬ　ＦｏＲ　ＰＥＴＲｏＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＰＬＡＮＴ　Ｈｕ　Ｊｉａｎｇｐｉｎｇ，Ｙａｎｇ　Ｆｅｉ　（ＳＩＮＯＰＥＣＮｉｎｇｂｏ　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎｉｎｇｂｏ　３１５１０３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｐｉｐｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｎ　ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｌａｎｔ　ｗｈｅｒｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｐｉｐｉｎｇ，ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｖａｃｕｕｍ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｅｘｉｓｔ，ｅｍｐｈａｓｉｚｉｎｇ　ｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｗａｌｌ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｕｎｄｅｒ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｌｌ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｅｘ—　ｔｅｒｎａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｕｒｖｅ　ｕｎｄｅｒ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｃｏｄｅｓ　ａｎｄ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ；ｖａｃｕｕｍ　ｐｉｐｅ；ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｐｉｐｅ；ｍａｔｅｒｉａｌ　ｄｅｓｉｇｎ；ｗａｌｌ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　科莱恩推出用于蒸汽重整过程的新催化剂　科莱恩公司于２０１７年３月１５日宣布，推出用于氢气、合成氨和甲醇生产中蒸汽重整过程的新一代高性能催化剂　新的　ＲｅｆｏｒＭａｘ　３３０　ＬＤＰ　Ｐｌｕｓ和ＲｅｆｏｒＭａｘ　２１０　ＬＤＰ　Ｐｌｕｓ催化剂设计具有独特的８孔花状配置，确保了管式重整反应器中的低压　降，同时提供了催化剂的活性和选择性。蒸汽重整是用于制造氢气、合成氨和甲醇生产所需合成气的主要　业过程　该过程　的核心是管式蒸汽重整器，其中烃类进料（例如甲烷）与蒸汽进行催化反应以形成氢气、碳氧化物和二氧化碳（合成气）的混　合物。用于初次重整的催化剂的形状在催化剂的活性、传热、压降和物理强度方面起到关键作用　该公司称，新的ＲｅｆｏｒＭａｘ　ＬＤＰ　Ｐｌｕｓ催化剂提供了优化的形状参数　基于科莱恩以前的Ｒｅｆ０ｒＭａｘ　Ｉ，ＤＰ系列．对于过程进　料和设计的任何条件在商业上被证明是非常有效的。然而，与其１０孔前身相比，ＲｅｆｎｒＭａｘ　ＬＤＰ　ＰＩ　ｓ的新８孑Ｌ花卉设计可允　许压降降低高达２０％。这允许装置操作者可降低能源成本和／或在现有装置中增加重整器气体产量　科莱恩高级副总裁兼催化剂业务部门总经理ｓｔｅｆａｎ　Ｈｅｕｓｅｒ表示．“科莱恩的Ｒｅｆ０ｒＭａｘ　ＬＤＰ　ＰＩｕｓ催化剂被证明可以为您　做　更好的产品。”“在这种情况下．科莱恩对创新的坚定承诺将使科莱恩在合成氨、氮和甲醇行业的客户可在其工艺过程中　享有更高的效率和生产率　”　钱伯章