技术版／状态监测与诊断技术 富气压缩机故障分析与处理 刘春旺侯振宇 （中石化股份公司天津分公司，天津３００２７１） 摘要：通过对机组在线监测数据、现场实测数据和机组运行情况综合分析得出机组振动波动的主要原因，为检 维修决策提供依据，保障了机组的快速修复。 关键词：富气压缩机；振动；故障诊断；带液 中图分类号：ＴＱ０５１．２１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１－０７１１（２０１４）０８—００４６－０３ 某石化公司２３０万ｔ／ａ延迟焦化装置富气压缩机为 异响并持续不断，查看在线监测系统记录，异常现象发 ２ＭＣＬ６０７型离心式压缩机，驱动机采用３．５ＭＰａ蒸汽背 生时压缩机两端测点振动幅值大幅增大，由平稳运行时 压式透平驱动，其压缩介质为装置内焦化富气和来自装置 的１３ ｍ最大增大到５２ ｍ，已经达到了系统设置报警 外的五股气体的混合气体。压缩机工艺参数为：入口压 值５ｏ ｍ。图１为机组振动测点布置简图，从振动趋势 力０．０４ＭＰａ，入口温度４０ｑＣ，出口压力１．３ＭＰａ，出口温 图图２所示，振动幅值增大主要由１倍频增大造成，如 度１３０￣（３，额定流量３９ ６９９ｍ ／ｈ，额定转速８ ０９３ｒ／ｍｉｎ， 图３所示，此过程汽轮机两端测点振动幅值基本未变， 轴功率４ ４８５ｋＷ。驱动机型号为：ＮＧ３２／２５，输出功率 如图４所示，这一现象表明，机组主要振动源不在汽轮 ４ ８２４ｋＷ，额定流量４０ｔ／ｈ，出口压力０．５ＭＰａ。该机组 机上而在压缩机上。 是炼油装置的关键设备。 现场对机组壳体进行振动监测，压缩机两端轴承位 一、振动原因分析 置振动明显大于汽轮机两端，从机组测点频谱图上看， １．机组振动波动原因分析 主要频率成分为转频及其倍频成分，还含有少量低频， 该机组于２０１２年８月下旬进行大修，同年１０月６ 但幅值均较小，对机组所有地脚螺栓及轴承座进行振动 日机组投入运行，运行２天左右，富气压缩机突然发出 监测，基础支撑刚度未发现异常。 （上接第４３页） 器的１号网，从电力调度系统交换机２网通过通信缆桥 港口供电系统图 架引至电力调度系统服务器的２号网，构成双网模式。 ’ （５）ＬＥＤ视频监视器的安装。电力调度系统２台 壹 ｌｌ 黧 — ＊ａｉｍ・ ’ ‘。＇一 —— ——— ＃８ ０一— ＬＥＤ监视器双画面配合显示调度接线图及调度系统的所 有报警，２台ＬＥＤ监视器需要视频延长器延伸视频、音频、 键盘鼠标信号，同时需要敷设２条网线到２个会议室给 延长器使用。此终端的电力调度监控系统只有浏览权限。 （６）网络通信调试工作。 （７）查看优化改造后的效果，直到满足优化的要 ６７ｌ７６７１５６７１３６７１１ ６７１２ ６７１４ ６７１６ ６７１８ ６８２５６８２３６８ｌ７６８１５ ６８１６ ６８１８ ６８２４６８２６ 求，达到预期目标。优化后系统监控界面如图２所示。 图２ 三、实施效果 本次调度系统的改造优化完成于２０１２年９月，通 参考文献： 过对调度监控系统的优化改造，变电站调度中心可以实 …１刘振亚．智能电网技术［Ｍ］．中国电力出版社，２０１０．４． 时掌握２座１ １０ｋＶ变电站及所辖各６ｋＶ变电所的设备供 【２］邵海忠．最新实用电工手册［Ｍ］．化学工业出版社，２０００．１． 电状况以及报警情况，调度自动化水平得到了提高，改 ［３鲁士文．现代通信与网络教程［３】Ｍ］．清华大学出版社，２００４．６． 造效果良好。 （收稿日期：２０１４—０３—１３） ４６ 中国设备工程２０１４．０８ 站 ④●ｆ ｌ ＶＩＡ２５３０３ 汽轮机 图１ 机组振动测点布置简图 １ＯＯ 暑８Ｏ ６０ ｏ ２０ ０ １５ 蔼 ：。｝ｉ箫强 ：。 吉 呲１５ ：５３： １３ 图２压缩机两端测点振动趋势图 １Ｏ０ ８３ 呈６６ 疽５０ 罂３３ １６ 啦 蒜 ０ ｏ３ ２ ６ ２０ 强 ２０ ｊ吉 ２０１１２５＿：５ｌ［３】：＿１ｌ３５ 图３压缩机两端测点１倍频振动趋势图 ４Ｏ 吕 ３２ ２４ 墨 ．Ｉ …一…。。Ｌ ． １｛－Ｉ 胛啊■＿＿＿ Ｉｌ Ⅵ一 ■呷 ■■明 ■■ ８ － 【Ｉ ’ ｛ ＃ ０ ＿ｏ５ ８｛ ２０琶 ：。 吾 ： １ １：邶０３： ０１ 图４汽轮机两端测点振动趋势图 结合在线监测系统记录的振动趋势，频谱波形（图 ５）、轴心轨迹等特征谱图信息及故障发生时现场的表 象特征，初步认为压缩机振动幅值突然增大故障为工频 类故障，即转子突发性动不平衡故障，产生的原因可能 为转子上零部件脱落，叶轮流道有异物附着、卡塞或压 缩介质带液，使得机组振动值突然增大后稳定在一定水 平上。该机组转子大修期间进行过高速动平衡，转子系 统本身动不平衡故障基本可以排除，怀疑可能由于压缩 介质本身组成发生了变化，进入到压缩机入口由于过程 中的冷却和过滤器的聚集作用而产生凝液，使压缩机压 缩介质带液，造成机组转子损伤，动平衡被破坏。富气 压缩机压缩的主要介质是由分馏塔顶出来的富气，当分 馏塔操作不当或者分馏塔顶油气分离器液位过高时，富 气中就会夹带着凝缩油。 ２．机组辅助系统振动原因分析 在压缩机振动波动过程中，该机组级间分液罐罐体 振动加大，并出现间歇性尖鸣声，对压缩机级间分液罐 进行振动监测，级间分液罐示意图如图６所示，级间分 技术版／状态监测与诊断技术 液罐水平方向和分液罐排出管弯头处振动值较大，速度 均方根值达２．５１ｍｍ／ｓ，且现场出现明显的振动噪声，从 各测点的频谱图上看，主要频率成分为机组的激发频率 １１８Ｈｚ及其倍频，在２Ｘ、３Ｘ频率附近伴有差频为１２Ｈｚ 的边带，怀疑级间分液罐进气介质状态发生变化，对分 液罐内部构件受到较大的冲击，内部格栅板可能变形或 开焊。 图５压缩机高压端测点波形频谱图 图６压缩机级间分液罐示意图 ３．工艺变化情况分析 查看机组ＤＣＳ记录数据，２０１２年８月８日１１： １５分左右引入外来高压原料气，压力在０．４ＭＰａ左右， １３：００时，高压原料气压力突然升高到０．８７ＭＰａ，然后 压力又迅速下降。从时间点上看，正是由于这股高压原 料气的压力波动导致异响的发出。外来高压原料气进装 置的流程是经过装置边界手阀后直接进入压缩机级间冷 却器，然后进入级间分液罐，再通过压缩机二段入口进 入压缩机。 结合机组工艺条件变化综合分析得出该机组及段间 分液罐振动噪声异常的原因是由于进入压缩机段间的高 压原料气压力骤升造成级间分液罐内部构件格栅板变形 或开焊，格栅板在气流的作用下不停振动，从而引起罐 体的振动并引发噪声。压缩机振动升高的原因是由于段 间分液罐分离质量下降，分液罐液面过高，进入压缩机 的气体将分液罐中的凝液带入，造成机组转子损伤，动 中国设备工程２０１４．０８ ４７ 技术版／状态监测与诊断技术 叶轮与叶片扩压器耦合引起管路振动分析 王胤龙全红飞李慧峰郭九梅 （沈阳鼓风机集团有限公司，辽宁 沈阳 ｌ１０８６９） 摘要：通过对离心压缩机和管路振动测试数据的分析，确定引起膨胀节断裂的原因，进而提出了解决方案。 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—０７ｌ１（２０１４）０８—００４８—０３ 关键词：离心压缩机；拍振；管路振动 中图分类号：ＴＨ４５２ 一、压缩机运行情况 叶片数：１３；一级叶片扩压器叶片数：２２。 某空气压缩机，型号为ＭＣＯ１４０４，结构如图１所 示，工作转速：５ ０５０ｒ／ｍｉｎ，临界转速：１ ８３４／３ ４５１／ 该压缩机安装完毕，机械运转各项指标正常，投负 荷连续运转８５ｈ后，一级出口管路膨胀节发生断裂。开 ７ ９４１ｒ／ｍｉｎ；电机功率：２２ ５００ｋＷ；进／出口压力： ０．０８４／０．６５ＭＰａ；流量：２２０ Ｏ００ｍ。／ｈ；一级叶轮（悬臂轮） 始认为是由于膨胀节存在缺陷或设计参数有偏差，委托 膨胀节制造厂重新核算并加工新的膨胀节，新膨胀节连 续运行约１２０ｈ后出现裂缝，现场用手感觉膨 胀节附近管路振动剧烈，压缩机轴系振动在 设计范围内。由于生产流程的需要，采取了 临时固定措以维持短时期内气量供应，在此 期间利用便携式振动分析仪对管路与压缩机 壳体进行振动测试。 二、振动特征 利用ＣＳＩ２１３０便携式振动分析仪测量压 缩机及膨胀节附近管路，通过对测量数据的 分析，管路振动具有如下特征。 １．测试位置、幅值、频率（表１）。 从表１可以看出，振动主要表现为膨胀 节附近管路的横向振动，不稳定、时大时／Ｊ、； 由于管路振动没有相关的标准，因此无法定 性分析，直观上感觉振动非常剧烈；蜗壳振 图１压缩机结构图 动超出ＩＳＯ１０８１６振动标准（１ｌｍｍ／ｓ）。 清理。对中间分液罐格栅板开焊部位进行补焊，重新校 平衡被破坏，振动幅值突然变大。 二、机组解体情况 核液位计标度，并清理罐体内部。 从２０１２年１０月１７目停机开始，用了３天时间修 ２０１２年１０月１８日在压缩机大盖掀开后发现，在二 段处有很多粘油，甚至出现了结焦现象，而级间分液罐 中发现有一块格栅板变形。从机组解体情况来看，验证 了故障分析的准确性。 三、机组检修对策 理完成并顺利开车，各测点振动幅值均降至正常水平， 装置生产恢复正常。 参考文献： 『１］杨国安２０１０． 机械设备故障诊断实用技术［Ｍ］．中国石化出版社， 将压缩机转子返厂维修，并进行高速动平衡试验， 平衡精度满足Ｇ１．０等级。现场对压缩机机体内部进行 （收稿日期：２０１４—０５—１２） ４８ 中国设备工程２０１４．０８