氧化空压机叶轮缺口的应急处理

黄多志（中海石油炼化有限责任公司，广东 惠州 516086）

氧化空压机叶轮缺口的应急处理

黄多志（中海石油炼化有限责任公司，广东 惠州 516086）

氧化空压机是大中型化工厂的重要设备，转子动不平衡是旋转机械中较常见的故障，但叶轮出现缺口问题在日常检维修中比较罕见。本文针对氧化压缩机的叶轮出现损伤的情况进行转子现场动平衡，为离心式压缩机类似问题提供一种应急检修参考。

氧化空压机；叶轮缺口；在线动平衡；应急处理

0　引言

惠州某化工厂苯酚丙酮装置的氧化空压机是一台三级空气压缩机，带二个内置级间冷却器、内置油冷器和主驱动电机，为公用工程装置的主要设备，生产厂家为COOPER COMPRESSION，型号：TAE-100A/30，系列号：P-13718，主要技术参数如下：

Compressor Rating：

I t e m o r D e s i g n C o n d i t i o n项目U n i t s单位V a l u e值G a s气体A i r空气B a r o m e t r i c P r e s s u r e大气压力k P a（A）1 0 1 . 3 R e l a t i v e H u m i d i t y相对湿度% 8 6 I n l e t P r e s s u r e入口压力k P a（A）1 0 0 . 3 I n l e t T e m p e r a t u r e s 入口温度＊F i r s t S t a g e 第一级＊S e c o n d S t a g e第二级＊T h i r d S t a g e第三级3 5 4 7 4 9 D i s c h a r g e F l o w排放流量N m3/ H r 2 4，6 0 0 D i s c h a r g e P r e s s u r e排放压力k P a（A）7 5 9 . 0 C o o l a n t （W a t e r） T e m p e r a t u r e冷却剂（水）温度℃3 3 I n l e t S p e e d输入转速R P M 2 9 7 0℃℃℃

主驱动电机制造商为TECO Westinghouse，额定功率3500HP，额定电流174Ampas，电压10000V，频率50Hz。

1　检修原因

2012年8月18日下午18：30，氧化空压机突然跳车，故障显示为第三级振动超标，振动值达到36um；压缩机第三级转子的报警设定值为29um，跳车设定值为36um。

氧化空压机是苯酚丙酮装置氧化工段的关键设备，一旦停车将导致装置无法正常运行。

2　检修记录

跳车前几个月来的监测数据显示，其第三级的振动均很稳定在12um，油温、油压等一直都正常。

振动值变大原因分析有：①转子内进入异物；②仪表探头误报；③叶片结垢严重；④转子弯曲；⑤叶轮破损；⑥转子连接件松动；⑦机组对中破坏；⑧管线附加应力作用。

盘车正常后重启，第三级显示振动42um并很快下降至38um，约二十多秒后又跳车。

仪表专业将第一级和第三级振动探头互换，重启仍然跳车，基本排除仪表探头问题。

设备专业于19日20：20开始拆第三级入口管短管，发现第三级叶轮的入口处叶片小径有1个指甲大小的缺口，继续拆卸第三级入口压盖，又发现叶片大径上也有一较小缺口（两有缺口叶片在约150°的相对位置上）；检查1、2级转子，发现第2级转子有2叶片微变形。

3　原因分析

压缩机叶轮出现2个缺口，可能原因有：1.材质不合格，强度不够；2.工作条件不良（强度下降）；3.负荷过大，强度下降；4，落入夹杂物；5.存积夹杂物；6.应力腐蚀和化学腐蚀密封系统工作不良。

检查后发现压缩机的进口管和级间弯头腐蚀严重，判断是运行时锈块脱落进入高速旋转的叶轮，产生的巨大冲击导致叶片损坏；并且在第二级叶轮也发现有2处微小撞击变形。

联系压缩机厂家COOPER售后，其提供2套检修方案：

（1）现采购1套第3级新转子，供货期3个月；可提供1台新压缩机临时安装来保证生产装置的运行（考虑安装配管等也需要1个半月时间，工期太长被否决）；

（2）立即派人来现场进行应急处理，方案是叶轮现场动平衡，能维持现有的设备运行，但如有风险需自负。

最终确认采取叶轮现场动平衡的应急处理检修方案。

4　现场动平衡1

8月22日开始检查，首先清洁三级叶轮，再对叶轮做着色探伤检测，无明显异常。

更换叶轮锁紧螺母，在螺母相隔180°位置分3次安装动平衡顶丝，做动平衡试验3次，发现各振动值的变化幅度相差不大。

分析原因是厂家带来的动平衡螺母配重螺钉太小，还需加大配重量。

5　现场动平衡2

8月23日，重新加工动平衡螺母，螺母直径加大，配重螺钉直径由3mm改为5mm。再进行反复测试4次，通过FFT频谱分析仪对结果进行软件计算分析，最后确定应加配重重量9.2g。

8月24日，去除原装配重块3.9g，在动平衡螺母上添加三枚配重螺钉（2.1g+1.6g+1.6g=5.3g）。试车，第一、二、三级振动值分别为14、14、18 um，加载后为14、14、19um。下午再将动平衡上第一个配重螺钉移到第四个位置（顺时针方向），试车第一、二、三级振动值为14、14、10um，加载后为14、14、12um。20多分钟后将三个配重螺钉依次拆下涂螺纹锁固剂并回装锁紧。一个小时后再开车各振动值不变，持续半小时后停车。

28日氧化空压机投用试车，第一、二、三级振动值为13、13、24um，随后第三级振动逐渐加大到27um。29日下午在原来第三个配重螺钉相邻位置另加一枚1.6g的配重螺钉，试车第一、二、三级振动值为14、14、19um，加载后分别为14、14、21um，随后第三级振动基本在21～22um间。

30日临时停车，再在原来第四个配重螺钉相邻位置另加一0.95g的配重螺钉，试车第一、二、三级振动值为6、13、18um加载后为7、16、21um，随后运行监控中第三级振动维持在20～21um间。

运行直至2013年3月第3级新转子检修更换；完全达到了预期要求。

6　改进措施

（1）考虑叶轮损坏面的扩散，抓紧订购第3级转子，到货后及时更换；第1、2级转子也需采购，更换后发回原厂修复备用；

（2）氧化压缩机的入口段碳钢管全部改为304不锈钢，入口空气过滤器加大换新；

（3）氧化压缩机各级间弯管内部喷丸除锈，并做渗氮热处理。

［1］COOPER COMPRESSION. TAE-100A/30空压机操作手册［M］.

［2］王福利，田吉新，戴有恒.压缩机组.石油化工厂设备检修手册［M］.中国石化出版社，2007.