空气离心压缩机轴振动高原因分析及对策

句龙　韩玉鑫　张晶鑫　白林　温丽媛

摘  要： 离心式空压机是现代化工业产品的基础，是用来提供空气动力的，某化工公用装置的空压机为英格索兰装置，近年来，空压机三级轴振动 波动频繁，超高现象时有发生，甚至联锁停机，严重影响生产装置的安全稳定运行。对于离心式空气压缩机组的正常运行而言，一旦出现振动问题，原 因很难找到，设备管理人员不仅要从设备本身上对机械性能进行分析并找出原因，甚至要同时从工艺运行条件等方面进行分析，找出影响轴高振动的主 要因素，采取相应的控制措施，实现主机长周期稳定运行。

关键词： 空气离心压缩机轴;高振动;原因分析;对策;研究

1 单元概述

1.1  机组

美国英格索兰公司生产的C80MX3离心式空气压缩机被引入化学工业 部公共工程装置的空气压缩机站。该系统采用三级压缩微机自动控制。每 台空压机气体处理能力13200Nm3/h，一级叶轮转速19370r/min;二级叶轮 转速27670r/min;三级叶轮转速38740r/min，进口压力0.097Mpa，出口压 力1.0Mpa。主要包括吸入过滤器、压缩机本体、电机及仪表控制系统，共 4套。空压机进口设4台自洁式空气过滤器，出口设3台空气干燥器。

1.2  工艺流程

室外空气经过空气过滤器后，通过管道送入离心式空气压缩机， 依次进行一级压缩、冷却、二级压缩、冷却和三级压缩。此时，压力为 0.9mpa。压缩空气经后冷器冷却后，温度降至40℃左右，部分进入非净 化压缩空气分配器，通过管道送至气体装置;另一部分依次进入气水分离 器、微热再生干燥器、除尘器，此时压缩空气露点为-40℃。这部分净化 压缩空气进入净化压缩空气分配器，通过管网输送给各用户。

2 机组轴振动高原原因

2.1  仪器故障

振动探头安装不牢固，会造成运行过程中振动不稳定，频繁出现大波 动现象;振动探头校准精度不足，仪表放大器不稳定故障，将导致机组高 振动联锁停机。从机组运行状态分析，可能导致三级振动高联锁停机的主 要原因是：仪表问题，三级振动探头安装不牢固，导致运行过程中振动不 稳定，出现多次波动现象;仪表放大器故障将导致高振动联锁停机。根据 以上分析，更换三级放大器、振动探头。机组所有参数均在正常范围内， 特别是三级振动0.30mil。更换后的三级振动探头和放大器送专业检测机构 进行验证。放大器不稳定，探头正常。

2.2  转子振动大

2.2.1  转子本身动平衡不良

对于每一个转子，在机组修理和重新安装之前，必须到专业制造商处 重新进行动平衡。 1 、2 、3号转子叶轮经喷砂、脱泥、退磁、动平衡试验 合格后方可使用。因此，开始时转子动平衡出现问题的概率很小。

2.2.2  转子动平衡故障

机组运行一段时间后，转子动平衡已被破坏，可能的原因是叶轮存在 缺陷，根据叶轮材质为特殊的高级铸造不锈钢，强度高，耐腐蚀，所以叶 轮缺陷的风险应该很小，转子动平衡引起叶轮结垢的另一个可能原因是转 子动平衡被破坏，从而增加轴向振动，叶轮结垢的原因有三：吸入的空气 不纯;压缩空气含水量过高;冷却器筒内壁腐蚀，防腐漆脱落。 DC2023水 平振动达到0.91mil报警，立即切断机器。 14时30分，更换了第三级放大器和 振动探头。试运转时，第三级轴的振动为0.58mil，且振动持续上升。停机解 体检修，发现三级叶轮严重结垢。一、二、三级冷却器内壁腐蚀严重;研 磨、喷砂，用于内部防腐。试验中3级振动值为0.39mil，运行良好。

2.3  机组吸入的空气不纯净

（ 1 ）滤筒的精度不够：压缩机吸入口采用后吹风自清洁空气过滤器， 去除空气中99.97%大于2μm的颗粒和90%大于0.5μm的颗粒，保证了吸入 空气的质量。我们将进口滤芯的精度从2μm提高到1μm，安装后机组运行 良好。根据以上事故分析，滤筒精度低不是叶轮结垢的主要原因。（ 2 ） 滤筒的安装问题：每个过滤器由35个滤筒组成，每个滤筒由一个长杆螺 栓固定。如果过滤器筒体和顶部的吸入口安装不正确，或螺栓松动，杂质将吸入阀体，导致叶轮结垢。（ 3 ）滤筒运行时间过长，挡布使用周期过 长：滤芯太脏导致杂质进入机体， DC-202入口滤芯正在2013年8月进行更 换，自运行以来，吸气差压仪表盘一直处于故障状态，压差值无法准确监 测，压差始终显示在60Pa左右，因此监控系统出现问题，由于压差滤芯运 行时间长，滤芯太脏，杂质进入机体，这可能是叶轮结垢的原因。外壳滤 布的使用时间约为6个月，脏滤布也是杂质进入体内的原因。（ 4 ）电磁阀 故障：反吹自清洁过滤器，通过反吹电磁阀的作用，增加进入气缸壁的气 体流量，使其从气缸壁吸附，同时，反吹气流从内向外的速度大大高于过 滤器气流向外扩散的速度，将填充在滤纸孔隙中的杂质去除，恢复过滤功 能。电磁阀故障时，过滤器的自清洁功能不能及时发挥，降低了滤筒的效 率，导致杂质进入阀体，也是叶轮结垢的原因。

2.4  压缩空气含水量高

（ 1 ）级间疏水阱疏水效果差：每级之间的疏水阀为倒桶结构，疏水效 果差，会导致进入下一级的压缩空气携带水，使水和杂质混合结垢，粘附 在叶轮上。从以上事故来看， DC202排水效果差是叶轮结垢的原因之一。 （ 2 ）级间气液分离器分离效果差：为了防止压缩后的冷却气体中析出的 冷凝水随气流进入压缩机，在每个冷却器中安装了气液分离器，以分离和 收集冷凝水。如果分离器上形成结垢，将严重影响分离效果，压缩空气将 水带入体内， 导致叶轮结垢。上述事故导致DC202解体，分离器内未发现 污垢。（ 3 ）冷却器筒体内壁防腐漆脱落：本次DC202事故，在三级解体检 修过程中发现风道防腐层腐蚀严重，叶轮结垢颜色与防腐层相似，这可能 是由叶轮上附着的带空气的防腐涂料引起的。因此，认为防锈漆剥落是叶 轮结垢的重要原因。

3 机组轴高振动的解决方案

（ 1 ）仪表备品备件的使用寿命：检查4台空压机各级仪表放大器和振 动探头的使用寿命，逐步更换过期老化的仪表部件。（ 2 ）电磁阀检查： 规定仪表运输人员每周必须对机组电磁阀进行全面检查，发现损坏及时更 换。（ 3 ）滤筒问题：针对滤筒安装错位，加强维修过程监督，提高施工 质量。滤筒使用周期过长，影响机组运行。设置滤筒更换周期：滤筒每6 个月更换一次，并严格执行。（ 4 ）检查叶轮、气液分离器、冷却器筒内 壁：根据空压机维护规程，每个累计运行周期，都要检查叶轮的结垢情 况，检查气液分离器和冷却器内壁的腐蚀情况，并根据腐蚀情况决定是否 进行防腐。（ 5 ）疏水阀的维护和检查：配备现场操作人员，定期检查、 维护各级疏水阀，定期切断旁通阀的水，及时整改和更新疏水阀，以保持 良好的排水效果。

4 结论

空压机组运行措施实施以来，取得了显著的效果。运行一年后，单台 空压机组的连续运行时间从200d增加到370d。机组1 、2 、3级轴振动波动幅 度明显降低，特别是3级轴超高振动现象明显减少。与往年同期相比，机组 的检查和维护成本大幅降低。大大提高了空压机组的长周期稳定运行。

参考文献：

[1]刘宾宾.离心压缩机转子穩定性及轴位移故障防治关键技术研究[D].北京 化工大学，2018.

[2]刘宾宾.离心压缩机轴位移故障机理研究[D].北京化工大学，2015.

[3]胡桂清，洪兴胜，孙阁，崔芙蓉.空气离心压缩机RT56-RT35故障分析及排除[J]. 当代化工，2018，47（05）：999-1001+1041.

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