（中国空分工程有限公司 浙江杭州 310051）
摘要：大型作业单元的逻辑设计是设备安全运行和满足工艺要求的保证。分析了轴系振动产生的原因，并逐一阐述了解决这些问题的思路和方法，以提高对机组轴系振动的认知能力，做好机组振动控制工作。
关键词：增压器；轴振动；失效原因；措施
增压器在运行过程中，一次轴承振动波动频繁，导致设备多次故障停机。由于膨胀机助推器端进口压力较低，甚至会导致膨胀机转速回到临界转速区。因此，当膨胀机已成功越过临界转速区域时，应保持增压器段出口压力稳定，尤其不能继续上升。
一、增压机轴振机制
在正常运行中，压力比的实际值应远远小于压力比的设定值。这个时候，系统认为设备处于安全运行状态、电磁阀的第一和第二阶段的压缩机返回阀门电气化，返回控制阀门，压缩机的第一和第二阶段的压力可以手动调整。如果压缩机出现实际压力比值等于或大于压力比设定值的异常情况，系统会进行考虑。当设备处于浪涌危险状态时，一、二级回阀电磁阀满足功率损耗的逻辑设计。由于电磁阀断电，第一段和第二段回流阀将迅速全开。系统将在短时间内降低压力，使压缩机运行工况离开喘振区，从而保持安全运行状态。从喘振的角度看，压缩机的高、低出口压力与压缩机的流量有关。流量大时，许用压力值高；反之，许用压力值较低。因此，压缩机的防喘振逻辑设计主要是为了避免在一定流量下相应出口出现超压异常情况。当出口压力波动较大时，进口压力和流量的设定值也会发生变化。除了对入口压力和流量的仪表控制失效外，影响压力比值的主要因素是入口压力比的变化。关键因素是出口压力的变化。当气体体积小于设计气体体积时，气体的径向速度减小，导致气体从叶片后部涌入扩压器。叶片的凹形气体分离形成涡流区，并随流量的减小而增大。当涡流区扩展到整个叶片通道时，气流受阻，机组出口压力减小。管网中的气体将回流至压缩机，直到管网压力低于机组出口压力为止。此时，集团开始向管网输送燃气，使得管网内的燃气压力再次上升，流量再次降到最低，管网内的燃气再次回流。就这样，浪涌一次又一次地形成，伴随着巨大的振动和噪声。压气机两级防喘振的逻辑设计原理与同节逻辑设计原理完全相同，但实际运行值不同。空气增压器防喘振逻辑设计的优点是能很好地防止空气增压器喘振，避免喘振产生的原因。从本质安全的角度看，人为误操作对设备造成的损坏它起到了保护作用。
二、增压机轴振故障原因分析
1.设备轴振性能分析。在增压器轴振动破坏初期，对空分运行的工艺数据进行了校核。结果表明，当一阶轴振动值波动时，空分运行负荷的氧气输出处于较低水平。空分运行负荷氧气输出大于30000 m3/h时，分子筛切换阶段无波动。初步分析表明，增压器具有防喘振性能。然后联系设备制造商公司，派技术人员对增压器的防喘振数据进行重新测试。试验结果表明，新的试验数据与原数据基本吻合，表明该设备的抗喘振性能没有明显变化。增压器轴振动波动一般发生在分子筛切换阶段。净化系统加热冷吹后的分子筛切换进入吸附阶段时，由于分子筛内部存在一定的吸附热，分子筛出口空气温度会升高。分子筛出风温度一般由15℃左右逐渐升高到28 ~ 32℃。随着分子筛内吸附热的降低，空气会从分子筛中析出。温度逐渐下降到15℃，导致增压器在分子筛切换阶段入口温度的升高和降低。在分子筛切换阶段，即增压器入口气体压力和温度的变化过程中，检测增压器一次冷却器的应力数据，进一步掌握增压器设备入口应力的变化。设备安装的第一个百分位试验数据表明，当涡轮增压器一级蜗壳入口温度变化时，涡轮增压器一级蜗壳随着冷却器排量的变化呈现出被拉伸的迹象。该设备的安装表明，涡旋箱体的排气管变形较大，冷却器位移后涡旋箱体受力减小。这个职位是二次进气管道的应力方向的变化，这表明管道不会改变太多的温差后气体交换的热量主要冷却器，所以改变管道的压力很小，这表明冷却器的压力会导致横向位移的变化。
2.设备轴振动数据的频谱检测与分析。为了进一步了解增压器在运行过程中的具体情况，利用精密点检设备的频谱检测器，通过数据通信接口对运行数据进行采样分析。从光谱分析获得的数据显示，第一阶段的峰值能量轴承始终存在16倍频率在涡轮增压器的操作，和峰值能量变得越来越突出随着负载的增加，这表明第一阶段叶轮有严重的不均匀磨损，所以很容易引起设备的振动波动和不稳定的波动下空气流动。增压器进口管路的应力变化明显。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在一定条件下，管道的应力作用在第一个叶轮上，造成叶轮的涡旋壳划伤，造成叶轮磨损不均，引起轴承振动上升。这主要是由于设备在长时间运行后接触位置尺寸的变化。在运行初期，转子串联动量较小，管道各部分支撑相对稳定，温度对壳体的影响较小，对设备的影响较小，不存在一阶振动问题。经过长时间的运行，转子的极限尺寸发生了变化。大，导致轴系列转子的动能的增加，转子的轴向平衡的不稳定，加上管道应力变化作用于壳，壳之间的间隙和叶轮变化，流动状态下的转子叶轮高速操作将不可避免的不稳定，导致轴向平衡的破坏在一定的操作范围内，和第一级振动将不可避免地上升，导致设备关闭。
3.喘振的原因。产生喘振的根本原因是流速低，导致叶片内气体径向速度不足。当进口流量低于规定值时，会产生喘振。中石油原石油化工股份有限公司压缩机运行中，油气分离罐泡沫网与压缩机进气管分离，吸进压缩机进气管形成节流。当速度增加时，压缩机向气体传输的能量越多，气体压力越大，使得性能曲线上升，反之亦然。由于蒸汽压力或温度较低，当机组满载时，速度会迅速下降，从而引起喘振。因此，加强仪控方面的日常检查及维护，使测量数据精确、有效，显得尤为重要。
三、控制措施
1. 为了消除管道压力变化对增压器设备的影响，一方面，有必要开展技术改造方面的设备，另一方面，有必要从过程的角度优化参数操作来解决具体的实际问题。通过调整安装位置的涡轮增压器蜗壳起步阶段和一级叶轮和蜗壳之间的距离，一个0.20毫米垫片安装蜗壳和身体，这动作整个蜗壳对0.20毫米的管道方向，扩大差距的端面叶轮进口和蜗壳，和减少可能在操作。为了消除管道应力对设备的影响，对增压器第一条进口管道进行了改造，安装了膨胀节。
2. 流程优化。过程控制参数调整工作设备，设备稳定工作期间：空气分离低装涡轮增压器控制器手动第一阶段、第二阶段压力调节器输出校正与1.90兆帕至1.75兆帕的输入和自动控制系统，在第一阶段开放导向叶片校正以确保退出二级气阀10%。充分利用备用制冷机组，通过制冷水管改造，将空分制冷机组串联起来。两台制冷机组在夏季生产期间运行。这有利于减少分子筛的吸附负荷和减少吸收的热量在分子筛的再生加热。通过调整和优化操作参数的净化系统，供热量在分子筛的活化和再生可以控制，和冷吹的峰值可以控制在75 C，可延长分子筛的冷吹时间和减少分子筛中的吸附剩余热后冷吹。并行操作时间从15分钟延长到25分钟，以确保分子筛转换阶段的出口温度不高于28 C。根据循环水水温冷却风扇可以调整合理的操作，以确保循环水的水温低于28 C，这有利于减少空气压缩机的排气温度和排气冷却塔的温度。根据设备运行数据，在空分高负荷运行条件下，增压器轴承的波动很少出现。因此，保持空分高负荷运行有利于空分设备的稳定运行。分子筛切换阶段，空分装置不进行变负荷运行。增压器在运行过程中保持稳定运行，没有因轴振动故障停机，保证了空分系统的稳定运行。
3.喘振方案。压气机喘振控制有恒压控制和恒流量控制两种方法，在实际生产中常用。等压控制是当流量变小时，进口导叶的开度减小（或降低压缩机转速），使压缩机性能曲线减小，使喘振线较远，压缩机出口压力恒定。由于机组的轴功率不增加，所以不浪费能源。当压缩机流量下降时，工作点通过关闭进口导叶（或减速），远离喘振区，沿性能曲线向下移动。需要注意的是，只有当工作点和浪涌线有较大的裕度时，才能进行等压控制。当工作点非常靠近浪涌线时，很容易引起浪涌，因此控制方案存在一定的风险，不适合使用。等流量控制取决于排气口或循环阀。当压缩机进口流量减少时，打开排气阀或防喘振阀，使机组工作点恢复到原来的位置。此时，压缩气体将被排空或返回到入口，这相当于对这部分气体所做的功的浪费，导致能量损失。
通过一系列技术改造的涡轮增压器设备和进气管道，加强过程和技术操作，实施控制措施，优化空气分离的操作单元，显著提高涡轮增压器的操作，已经稳定，空分设备的操作和空气分离单元操作的好处已得到改进。
参考文献：
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[3]张成宝. 离心式压缩机的喘振分析与控制[J]. 压缩机技术，2017（6）.
论文作者:许双梅
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/16
标签：分子筛论文; 压力论文; 压缩机论文; 设备论文; 增压器论文; 气体论文; 叶轮论文; 《河南电力》2018年23期论文;