消除压缩机轴振

作者:康立新 段素芬 文章来源:辽阳石化分公司 发布时间:2011-07-04

在空气压缩机系统中造成轴振的原因很多,本文就气路、结构、安装等方面分析了轴振产生的原因及采取相应的措施以解决这一问题。

空分装置C101压缩机是DH45-10型离心压缩机,是空分装置配套的原料气压缩机,机组运行是否稳定将影响空分装置平稳供氧、供氮,波及辽化其他装置的安全生产。1996年现场安装、调试并顺利开车成功,投入生产运行后不久经常出现轴振现象,多次振动报警,甚至连锁停车,有时为保不连锁停车特申请摘除连锁,实行特护。经过对机组长时间的现场观察,对产生振动的原因进行了多方面的分析,采取了相应的对策,取得了圆满的结果。

机组概况

DH45-10型离心压缩机是单进气、双轴、齿轮式、四级等温压缩机,如图1,压缩机本体是经由电动机通过齿式联轴器所驱动的增速器大齿轮及其两侧平行配置两个从动小齿轮轴,轴的两端装着叶轮所构成的,四个叶轮各自独立由装在齿轮箱侧面的各自独立的蜗壳构成流道,压缩空气由吸入过滤器吸入,压缩后经中间冷却器冷却,经末端冷却器后送出至空分塔中,气量控制主要由放空阀、入口导叶调整装置等控制。空压机设计参数见表1。

影响轴振的因素

入口管网对机组轴振的影响

机组投入运行,吸入空气量用入口调节阀开度设定,保证压缩机稳定工作,机组加负荷后入口阀开度增加,保证吸入足够空气量,该压缩机吸入过滤元件为卷帘式过滤干袋,长期运行可能附着足够量的灰尘和破损:一是增加阻力;二是因为破损,过滤效果不好造成灰尘直接进入空压机气道,如果灰尘进入气道,则伴随高温和压力灰尘就附着于各级叶轮之上,长时间不均匀积聚,将破坏原有转子叶轮的动平衡,高速运转的转子将失去原有的平衡造成轴振。

该压缩机一级吸入空气是经过入口调节装置来实现的,该调节装置是由传动杆调整管内各个翻转导流叶片来实现调整气流分布的。如果某个导叶或角度偏差较大,或者其他各级吸气室前吸入管路有异物堵塞,将造成吸气室的阻力损失增大,或自吸气室出来的气流分布不均匀,则它对转子叶轮能头或振动造成影响,尤其是在大气量、低能头及高转速的场合下,类似DH45-10这样的大机组会产生振动的可能性很大。

对中找正对机组振动的影响

DH45-10离心压缩机的大齿轮轴与主电机的轴心对中找正是为了防止转子振动,使压缩机能够安全连续运转,轴心偏移时将产生振动,轴承发热、烧坏、联轴器螺栓折断及齿轮联轴器齿面异常磨损,C101对中找正时应考虑环境热膨胀因素,如图2,A'为本压缩机设计给定值,见图3,圆周径向跳动值:上、下为A'±0.025mm以内,左右为0±0.025mm以内,端面轴向跳动值:0±0.025mm以内。

C101机组电机主轴及风机主轴半联轴器安装为无键过盈安装,安装时轴头液氮冷冻,内齿套加温,安装过盈量为0.30mm左右,此种安装如果冷冻、加温不均匀、极易造成轴头永久性变形,不乏有实例说明,因此在该机对中找正过程中应先打表检查两轴头的挠度弯曲跳度,它将对轴振产生直接影响,会直接传递给L、H轴的振动超差,在全频谱测振仪测试后,频谱分析时将很有规律性的表现出来。进行对中找正时,应选择没有挠度或挠度很小的找正工具,并正确安装,但往往这样的挠度被忽略或无法检测,也是构成轴振的重要原因之一。

轴瓦对轴振产生的影响

C101空压机L、H轴一段轴瓦目前采用的是可倾瓦,如图4,轴瓦由五块扇形块组成,轴瓦沿轴颈圆周均匀分布,其中有一块瓦在轴颈的正下方,以便停车支承轴颈及冷态时找正,由于扇形块支撑在调整螺栓的尾端球面上,所以它的倾斜度可以随轴颈位置的不同而自动地调整,以适应不同的载荷、转速和轴的弹性变形偏差等具体情况,保持轴颈和轴瓦间的适当间隙,能够建立起可靠的液体摩擦的润滑油膜,间隙的大小可用螺钉进行调整,这种轴瓦安装要求极高,要求同一组瓦块厚度误差控制在小于或等于0.005mm以内,如果超差,机组运行时产生振动。可倾瓦安装时,无论需要垂直或水平调整,都可以加减下部轴瓦与机体之间3个垫片厚度的方法来调整,调整是要保证传动齿轮的齿侧间隙和齿面的接触状况,若齿侧间隙超差或齿面接触小于60%,都不利于齿轮正常啮合传动,造成振动。

可倾瓦的采用需要较好的强制润滑条件,稳定的供油压力、供油温度和油量,能够使轴瓦、齿轮啮合稳定的工作,目前C101空压机整个润滑油系统是能正常工作的。

解决措施

入口管路或气路系统需要彻底检查并清洗清除气路系统中的杂物,对吸入过滤元件长时间运行附着灰尘量过多或破损等要清洗和更换,入口导叶偏转角度要拆检和调整,内外对应,并检查有无失灵的导叶。

附上灰尘和水锈的叶轮必须彻底清扫灰尘和水锈。叶轮的磨损和腐蚀将产生不平衡,使机组振动,因此必须根据磨损和腐蚀情况采取相应措施。

在对中值找正前要检查联轴器的齿接触是否良好、齿面有无异常磨损、齿轮联轴器定位环有无磨损、润滑油量、油质是否正常、轴的弯曲、联轴器的弯曲等,出现以上情况应采取相应措施。

在对中找正中应注意找正工具存在的挠度情况,因为DH型压缩机电机轴、风机轴轴向间距较长,给找正工作带来困难,首先要实测找正工具的挠度值,如图5所示,设定表架自由端(安表端,安装百分表后)挠度为R,先由电机轴转动打风机轴。

心度数值,此时不考虑轴端面跳动多少,径向百分表朝上并指针对零位,当径向百分表转动至下部时,表显示数值为+h-2R;同样方法将风机轴转动打表电机轴,径向表转动至下部时,表显示数值为-h-2R,两读数打表后的绝对差值是4R,这样挠度R=4R/4就可以计算出来,并考虑到对中找正取值中去,保证机组对中值在允许范围内。另一途径是选用申克弹性联轴器,它能在两轴偏心2mm范围内正常工作,消除对中不好等原因对振动的影响。

消除轴瓦对振动的影响。可倾瓦的安装照正不同于普通型剖分轴瓦,安装精度较高,安装时要同时对齿轮啮合情况按说明书规定间隙调整,C101压缩机在1996年5月末6月初对轴瓦进行了处理,同一组瓦块厚度偏差经处理后都在0.005mm以内,虽然更换后X方向振动为46μm,Y方向为31μm,振值有所下降,但也应该考虑轴瓦安装的其他因素,如齿轮啮合情况等,应在有条件停机检修中彻底检查。

结束语

经过采取以上措施,效果比较明显,该压缩机能长期稳定运行,各级轴振值正常比较稳定,在此过程中掌握了该机组结构、性能并排除了影响轴振的因素,积累了经验,为C101压缩机安全稳定运行奠定了基础。

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