氯氣透平壓縮機故障分析與措施

劉琦

摘要；簡要介紹山東陽煤恒通化工股份有限公司氯氣壓縮機組運行情況及運行中出現的問題、原因分析及采取的措施。

關鍵詞；氯氣氯氣壓縮機軸振動連鎖報警 故障分析

中圖分類號：Q343文獻標識碼： A

Abstract: The brief introduction of Shandong YangMei Hengtong chemical Limitedchlorine compressors and appearing problems in operation, the cause analysis and solutions.

Keyword ：chlorine； chlorine gas compressor； axial vibration；; linkage alarm； fault analysis

山東陽煤恒通化工股份有限公司（以下簡稱陽煤恒通）40萬t/a離子膜燒堿項目一、二期各20萬t/a裝置分別于2011年7月1日和2012年4月25日順利投產運行。氯氣輸送設備選用4H-3/4100型國產氯氣透平式壓縮機。該壓縮機運行以來各項指標總體平穩，綜合效益顯著?，F將氯氣透平式壓縮機組運行過程中出現的情況、原因分析及采取的措施總結如下：

1氯氣透平機的規格和性能

1.1氯氣透平壓縮機主要運行指標

氯中含水：≤100ppm

一級氯氣進口溫度：20～30℃，一級氯氣進口壓力(絕壓)：≥0.085Mpa

氯氣出口壓力 (絕壓)：≤0.38Mpa

適用燒堿產量：10萬t/a，流量：4100 Nm3/h

1.2氯氣透平壓縮機工作原理

氯氣透平壓縮機是一種多級離心式壓縮機，其工作原理是借助于葉輪的高速旋轉所產生的離心力對氯氣做功，把葉輪旋轉的機械能轉化為動能，使氣體流速得到提高，氣體在流經擴壓器和蝸殼時速度降低，氣體的動能轉化為靜壓能，使氯氣壓力升高，滿足工藝使用要求。

2氯氣透平壓縮機運行中出現的問題、原因分析及采取措施

2.1透平機前軸瓦振動值高

2.1.1事件經過

2012年3月27日，9:30分氯氫處理崗位操作工發現1#透平機軸向位移報警(報警值為±0.15)，9:47分軸向位移在-0.15 mm - 0.13 mm之間波動。9:48分以后，軸向位移顯示又恢復正常，為-0.1mm左右。10:12分39秒，1#透平機跳閘。

事后檢查報警記錄發現，10:12:39,1#透平機前軸瓦（遠離電機側）徑向振動值為197.16ｕm（連鎖跳機值為50ｕm），同時軸向位移值為0.98mm（連鎖值為±0.30mm）。

11:00，維修人員對1#機前軸瓦進行檢查，發現前軸瓦徑向瓦塊磨損嚴重，同時發現兩只瓦塊的固定螺絲脫落。將主機前軸瓦瓦塊進行更換，對輕微磨損的主軸進行修復后開機運行正常。

2.1.2 原因分析

（1）由于廠家裝配質量差，前軸瓦有兩塊瓦塊的固定螺絲脫落，造成透平機運行過程中瓦塊晃動，磨損加大，振動值超高連鎖跳機。

（2）透平機因為每次開停車都要經過臨界，在臨界區時振值是最大的，最容易造成徑向瓦塊和止推瓦塊磨損，間隙增大。因此，頻繁開停機也能造成透平機前軸瓦振動值超高連鎖跳車。

2.1.3、采取措施

（1）堅持計劃檢修、提高裝配質量、杜絕誤操作。檢修時對測量系統進行徹底檢查，開車前進一步確認，對檢查有任何問題的零部件進行更換。停車備用期間，停相關測量系統的電源。避免長期通電對電氣元件的影響。

（2）聯系廠家對防喘振自動系統進行完善，達到設計要求時，投運防喘振系統，確保機組的安全運行，防喘振自動調節系統必須建立在流量測量系統準確無誤的情況下才能投運，否則會帶來更大的影響。

（3）調整聯鎖設置，對于透平機前后軸瓦的4個振動值測點的聯鎖停機調整如下：當出現任意一點振動值超限值時，透平機只報警不聯鎖停機。當出現任意兩點到高限值時，透平機聯鎖停機。根據實際運行經驗與相關廠家論證，調整軸位移值報警值為±0.275mm。

2.2透平機后軸瓦徑向振動值高

2.2.1事件經過

2012年3月24日，12:55：09，2#透平機后軸瓦（靠近電機側）徑向振動值高報警，振動值為38.25ｕm（報警值為38ｕm）,此后，2#機后軸瓦徑向振動一直在較高的振動值波動，并且連續報警。13:01:15，振動值達到52.44ｕm(跳閘值為50ｕm)，2#透平機跳閘。

維修人員對透平機拆開檢查發現，后軸瓦徑向瓦塊巴氏合金磨損嚴重，主軸磨損較重，磨損最大處減少了為0.17mm。拆開增速箱，發現增速箱的高速軸前后軸瓦均有所磨損，增速箱高速軸前軸瓦磨損較后軸瓦嚴重。經測量發現增速箱徑向間隙達到0.55mm。

2.2.2原因分析

在2#透平機跳閘之前，潤滑油油溫，油壓都正常，經化驗分析，潤滑油的各項指標都在控制指標范圍內，可以排除潤滑油造成軸瓦的損壞?；旧峡烧J為是由于增速箱徑向間隙過大（達到0.55mm，合理值為0.12mm-0.15mm），增速箱和透平機主機的同軸度偏離值大，帶動透平機轉子后軸瓦振動加大，軸瓦嚴重磨損，隨后造成主軸的磨損、后軸瓦徑向振動值高報警，2#透平機跳閘。

2.2.3采取措施

（1）嚴格控制增速箱和主機的同軸度偏離值在0.05mm以下。

（2）定時檢查潤滑油油溫，油壓是否正常，潤滑油的各項指標都在指標范圍內。

（3）針對透平機因為在修復過程中，焊接材料與原材料接縫處有過渡帶，位置正好與振動探頭相對，影響電信號反饋，造成振值偏高，堅決要求返廠修復接縫處。

2.3透平機后軸瓦溫度偏高

2.3.1事件過程

2012年4月2日15：00，操作工發現3#透平機后軸瓦溫度偏高達到77℃，平均2.5個小時上漲一度，對3#透平機停機檢查。經測量發現主機后軸瓦徑向間隙在指標下限0.105mm（標準為0.09-0.14 mm）。然后重新進行后軸瓦間隙調整，最后調整為0.12mm。對前軸瓦的測振點進行校正。試開機，發現前軸瓦的振動值偏大在32ｕm左右，還有上漲的趨勢。隨后嘗試著帶負荷，發現只要透平機帶負荷，前軸瓦振動值就上漲，并且不斷的觸及報警值38ｕm，空負荷運行4個小時后，情況仍然沒用好轉，決定停機檢修。拆開前軸瓦進行檢查，發現主機前軸承有一個下瓦塊損壞，瓦塊上有直徑3mm的孔洞，更換瓦塊后，開3#透平機運行正常。

2.3.2原因分析

（1）造成軸瓦溫度高的原因是后軸瓦徑向間隙處于下限0.11mm，由于3#透平機的后軸有傷，光滑度和平整度都比不上新軸，所以調整徑向間隙不能偏小，否則容易造成瓦溫高，由于3#透平機在上次檢修時后軸瓦徑向間隙為0.11mm。徑向間隙太低，是造成透平機后軸瓦溫度偏高的主要原因。

（2）造成前軸瓦振動大的原因為前軸瓦有一個瓦塊損壞，出現孔洞，瓦塊表面形不成油膜，造成振動大。

2.3.3采取措施

（1） 3#透平機主機后軸瓦徑向間隙不能太低，應大于0.11mm以上，一般調整為0.12mm。

（2）重新對機組進行找正，對前軸瓦測振點進行校對。

（3）加強潤滑油的管理，每3個月全面的進行一次潤滑油質的分析，保證油質的良好穩定。日常的運行過程中嚴格控制好油壓、油溫，備用機的潤滑油除檢修外，保持在正常運行狀態。

2.4透平機主推力軸承超溫

2.4.1事件經過

2012年4月25日， 5#透平機機在加壓準備并系統時，主推力軸承溫度瞬間超溫報警，軸向位移報警，拆檢后發現主推力瓦塊燒壞，更換了備用瓦塊，投運行時溫度偏高，并入系統運行時主推力瓦溫度70度左右，比其它機高接近20℃，在開機準備并系統過程中又出現第一次現象，現場拆檢發現主推力瓦塊損壞無法使用，維修人員在更換瓦塊時發現，5#機后軸承盒上下盒端面不在一平面內，相差0.05mm,更瓦塊后于5月5日試車并系統時又出現軸瓦溫度迅間超溫，軸向位移瓦溫報警，緊急停車后拆檢發現主推力瓦磨損，

2.4.2原因分析

5月11日廠家技術人員現場拆檢發現主推力瓦塊出廠錯裝成副推力瓦塊，造成后續兩次瓦塊繼續裝錯，由于瓦塊裝錯，在加壓運行過程中不能形成油楔，無法形成油膜和平衡軸向力，造成瓦塊損壞。更換成主推力瓦塊后并系統運行正常。

2.4.3采取措施

（1）加強計劃檢修。雖然廠家建議一年拆檢一次，但根據公司透平機運行情況，運行6000個臺時就應該進行一次計劃檢修，主要檢查增速箱和主機的同軸度，檢查主機前后軸承的徑向間隙和瓦塊情況。

（2）嚴格操作規程，如果在運行過程中發現軸振動值和軸位移值偏高，振動值超過30ｕm，軸位移接近報警值±0.15mm時，并且有上漲的趨勢，只要出現其中一種情況，應停機檢修。

（3）加強透平機備品備件的管理，保證備品備件的齊全。

2.5透平機后軸瓦軸振動測定值失真

2.5.1事件經過

2012年4月3日14:40，1#透平機機后軸瓦軸兩個振動測點中的一個振值測點迅速超高報警（報警值50ｕm），并很快達到150ｕm以上，而另一個振值測點始終在17ｕm恒定。聯系透平機廠家儀表人員進行檢查，認定為測點損壞，只能用一個測振點進行監測。4月4日，5:44，操作工發現，1#機的后軸瓦剩下的一個振值也在波動，波動范圍在40ｕm左右。停車檢查發現軸瓦的兩個測振線全部磨壞，瓦塊和軸未見異常，打開前軸瓦進行檢查未見異常，拆開增速箱進行檢查軸和軸瓦未見異常，隨后對后軸瓦的兩根測振線進行更換，開機后運行正常。

2.5.2原因分析

廠家在裝配測振線的過程中，測振線未安裝固定好，被高速轉動部件磨壞，造成測定值失真超高。

2.5.3采取措施

（1）更換后軸瓦的兩根測振線。

（2）提高操作工的責任心，嚴密監控透平機的運行參數，加強現場的巡檢，及早發現透平機運行的異常情況。以便于及時處理。

（3）建立健全透平機的運行檔案，從運行臺時，檢修記錄，備件更換，運行情況等幾個方面著手，使透平機的運行和檢修處在一個可控的狀態。

2.6透平機軸振動測點假信號

2.6.1事件經過：

2012年15點19分31秒～33秒5#透平機軸振動值開始上升，振動值在8.82um。15點19分35秒，振動值達到43.56um。此時超過高報警值（高報警值為38um），計算機報警，但沒達到連鎖值（超高報警值即連鎖值為50um）。15點19分38秒，振動值達到95.72um,超過連鎖值(50um),連鎖跳車。停機后維修人員對軸承進行拆檢未發現異常情況，各間隙正常，儀表維修同時檢查探頭連線、線圈阻值、延長線絕緣、接頭連接、端子連接、變送器（前置發達器）、穿線管緊固等，沒有發現故障點。正常開車后測振數據一直在6.8um左右，數據平穩。

2.6.2原因分析

故障為單點超限連鎖跳車，如果是機械故障一般應該出現兩測點同時超限的情況，同時軸承溫度應該發生變化，從拆檢情況看，軸承軸頸未發現問題，初步判定為振動測點假信號造成連鎖跳車。5#透平機測振點出現假信號可能存在以下原因：

（1）傳感器故障：傳感器，其核心部件是線圈。通常的故障是線圈燒壞短路或短路，損壞后，不會自動恢復。從檢查情況看未發現異常，可以判定此次故障不是由探頭部件的損壞造成的。

（2）延伸電纜故障：如果出現斷路現象，測量數據可能出現最大，達到量程值200或0，根據計算機歷史數據以及拆檢未發現有損毀現象判定，應該排除這種情況。

（3）前置發達器（變送器）故障：變送器本身損壞，根據測振系統的運行情況看，此項可以排除。

（4）外界因素：變送器的電源瞬間有大的波動，也可能造成測量數據大的變化。外界瞬間強干擾信號（電磁、電流等信號）的竄入，也可能造成測量數據大的變化。

（5）由于長時間處在振動的環境下運行，測振系統中各部件之間的聯接可能松動，接線端子部分松動，連接接頭可能出現虛連現象也可能造成假信號。

2.6.3采取措施

據以上分析，將采取以下措施:

（1）針對連鎖跳車的情況，加強與生產廠家和同行業的進一步交流。

（2）采用整根電纜，取消中間接頭，解決由于延伸電纜中間有接頭產生虛連的問題。

（3）堅持計劃檢修，檢修時對測量系統進行徹底檢查，開車前進一步確認，對檢查有任何問題的零部件進行更換。機器停車備用期間，停相關測量系統的電源。

3 結語

鑒于以上問題，陽煤恒通化工通過采取重新修訂透平機操作和檢修規程，加強工藝指標控制，堅持計劃檢修和備品備件的管理，調整聯鎖設置，完善防喘振自動系統等措施，保證了氯氣壓縮機的長周期安全穩定運行。