<option id="ltiak"><p id="ltiak"></p></option>
      <ins id="ltiak"></ins>

          1. 壓縮機網 >維修>維修技術>正文

            離心式壓縮機機械故障分析與解決

               【壓縮機網】在引進的大型化肥、乙烯生產裝置和國內的大型煉油廠中,離心式壓縮機已是生產中的關鍵設備。它不僅在動力消耗和投資上占的比例很大,而且設備的故障對正常生產的威脅也較大。典型的壓縮機機械事故有離心式壓縮機葉片斷裂、機組振動等。壓縮機零部件的損壞同樣可釀成破壞性事故,有時還會毀壞整個壓縮機站、廠房和建筑物,甚至造成人員傷亡。
            離心式壓縮機機械故障分析與解決
              圖文無關
             
              1、離心式壓縮機轉子磨損與損壞
             
              這里重點介紹離心式壓縮機、風機轉子與靜止元件磨損、損壞甚至軸斷裂事故的主要原因與預防措施。
             
              主要原因:
             
             ?。?)因設計、裝配、操作等原因致使轉子在氣缸內的軸向位置不正確,轉子對中不好引起轉子軸向竄動超差或產生較大的振動;
             
             ?。?)因高壓缸內缸與外缸套高壓側的O形環和背環被沖掉,高壓氣體竄入低壓缸,使軸向推力大大增加,引起止推軸承磨損或燒壞,使轉子軸向竄動,軸向位移失去控制;
             
             ?。?)缸內級間氣封及葉輪口環氣封的密封齒空腔內存在很多油污或催化物質(如觸媒粉),級間氣封嚴重損壞,氣封齒在圓周方向成鋸齒狀,因氣封間隙增大,級間泄漏量隨之增大,造成軸向力大大超過設計值而使止推軸承燒壞;
             
             ?。?)因轉子的熱膨脹、機組倒轉或操作時塔回流量加大,致使各級壓力上升而造成轉子瞬時竄動或軸向位移;
             
             ?。?)聯軸節橡膠塊被切斷,致使離心式壓縮機流量突然下降,吸人溫度超高,引起轉子與止推軸承損壞;
             
             ?。?)因軸承質量低劣,發現問題未及時停車,致使前軸承蓋、軸、葉輪、密封圈等受到不同程度的損壞;
             
             ?。?)因轉子強烈振動,致使轉子與密封部位接觸而造成磨損。
             
             ?。?)在變工況運行中,產生旋渦、旋轉失速等不穩定氣流或發生喘振,致使轉子運行不穩定而發生磨損、損壞。
             
             ?。?)轉子有裂紋等制造缺陷,抗扭能力降低,致使轉子在運行中斷裂;
             
             ?。?0)氣體中的某些成分與存在的催化物在一定溫度下形成固體或沉淀,致使中間級迷宮密封和平衡活塞的間隙堵塞,引起末端推力不能平衡,推力軸承、軸嚴重磨損或損壞;
             
             ?。?1)管路堵塞或壓縮機內吸入異物,致使轉子等部件磨損;
             
             ?。?2)探頭間隙和接近器輸出電壓不成線性關系,接近器劣化失效,致使誤動作,產生較大的軸向位移;
             
             ?。?3)轉子各密封部位的間隙安裝不良及部件松動。
             
              預防措施:
             
             ?。?)合理設計、安裝,正確操作。為實現準確的對中,應保證基礎尺寸合適,具有足夠的強度;底板剛性好、砂漿材料適宜,并在良好條件下灌漿;管子應很好地固定并具有足夠的撓性;撓性聯軸器應采用過渡配合安裝;正確確定對中允差;
             
             ?。?)檢查、修復級間密封,并使用軸向位移儀監控軸的軸向位移,以防止高推力負荷發生;
             
             ?。?)采取必要的防氣蝕、腐蝕措施;
             
             ?。?)嚴格按照操作規程運行;
             
             ?。?)發生吸入溫度稍稍超過設計指標時,如果壓縮機轉速還有潛力,可適當提高轉速以避免喘振發生;
             
             ?。?)確保軸承質量,發現問題及時修復或更換;
             
             ?。?)及時停機檢查振動的原因并予以排除;
             
             ?。?)在變工況運行時,注意操作時必須遵循“升壓時先升速,降速時先降壓”的原則,防止轉速過低,出口壓力升得過高。通過控制儀表調節喘振循環;
             
             ?。?)保證轉子制造質量,運行前必須認真檢查,發現問題不可投入運行,應立即修復、更換;
             
             ?。?0)在壓縮機吸人口處采用高效袋濾器,在每一中間冷卻器管束部分設置分離器,除去油污和催化物;
             
             ?。?1)徹底進行系統檢查,除去管路和壓縮機內的異物、鐵銹;
             
             ?。?2)對軸向位移儀等安全保護裝置要定期檢查,確保其測試精度與可靠性;
             
             ?。?3)安裝時,確保密封元件的間隙,緊固松動部件,加設防松部件。
            離心式壓縮機機械故障分析與解決
              圖文無關
             
              2、離心式壓縮機、風機葉片斷裂
             
              葉輪是離心式壓縮機、風機惟一做功的心臟部件,而高轉速、大流量、高壓力比、大功率和變工況等苛刻工作條件對葉輪的設計、制造技術、加工精度及維護提出了更高的要求。一旦發生葉輪損壞、葉片斷裂甚至解體破壞事故,不僅損壞轉子,而且隨轉速增加將引起劇烈的振動,使其無法操作,嚴重威脅壓縮機、風機連續、安全穩定運行,將造成巨大的經濟損失。
             
              離心式壓縮機葉輪多采用焊接和鉚接的結構形式。葉輪損壞多發生在離心力最大的葉輪外緣和應力較高的輪蓋進口側以及鉚釘的松動或斷裂部位,也有的葉輪前盤連同葉片從與后盤焊接處發生斷裂。通過大量事故分析表明,葉輪破裂的斷面無明顯的塑性變形,幾乎全部是宏觀脆斷。因此,葉輪破壞大部分屬于應力腐蝕,其次是疲勞腐蝕。
             
              應力腐蝕是指葉輪材料在受到應力和腐蝕的雙重作用下產生應力腐蝕裂紋而導致的脆性斷裂。應力腐蝕裂紋一是由于局部腐蝕引起的,二是在腐蝕環境中,材料因腐蝕反應生成氫氣從而產生裂紋并擴展,后一種屬于氫脆斷裂。
             
              疲勞腐蝕是指葉輪在處于振動的狀態下,受到交變應力和葉輪與軸的復合振動應力的雙重作用,在其薄弱部位產生局部變形,以致超過材料的疲勞極限而產生裂紋。隨葉輪的連續不斷地振動,裂紋逐漸擴展,最后導致葉輪疲勞斷裂。
             
              通過大量的事故統計分析可知,設計制造缺陷、安裝和檢驗不合理、氣體與酸泥腐蝕、轉子動不平衡引起的共振以及頻繁地在喘振區運行等,是導致離心式壓縮機、風機葉片斷裂的主要原因。

              以下具體介紹事故原因與預防措施:
             
              (1)設計制造缺陷
             
              葉輪結構設計不合理,葉輪材料中存在若非金屬夾雜物,使其機械性能降低,特別是在僅有幾個毫米厚的輪蓋邊緣上含有夾雜物,使葉輪產生局部應力集中源,從而大大降低疲勞強度;制造缺陷是指焊縫本身和熱影響區缺陷以及葉輪加工表面粗糙,如葉片與輪蓋之間沒有全焊、未焊透、存在氣孔、咬邊等,若非金屬夾雜物剛好在此區域,就更加劇了裂紋的產生和擴展;葉輪與輪蓋焊接后使輪蓋熱影響區內組織發生變化,該區的強度、硬度相對原組織降低,若非金屬夾雜物正好處在變化前后組織的交界處,就進一步促使應力集中源的形成,進而促使應力腐蝕裂紋產生,以致發生葉片斷裂。
             
              預防措施:
             
              發生上述故障時,應立即停車,組織有關人員對損壞部件進行檢查與事故分析;改進葉型設計,避開共振,改變傳統離心式壓縮機、風機葉輪設計方法,一可采用安全壽命設計,即在有效壽命期間,葉輪不得產生裂紋,二也可采用可靠性設計,即在葉輪存在缺陷或有損傷的條件下,應用斷裂力學理論預測出斷裂壽命,采取有效的預防措施;選用耐腐蝕、高強度的葉輪材料,確保葉輪加工質量,采用高形狀精度和高表面粗糙度加工;在葉輪輪盤外緣兩葉片之間部位可磨削圓??;采用超聲波無損探傷,從各個方向對焊縫和熱影響區進行嚴格檢查,及時發現焊縫和材質內部缺陷;葉片與輪蓋之間應全部焊透,焊后必須進行消除內應力處理;消除過大的振動源,調整共振頻率,使葉輪振動控制在允許范圍內;修復后的轉子應嚴格進行動平衡、無損探傷和超透試驗。
            離心式壓縮機機械故障分析與解決
              圖文無關
             
             ?。?)氣體與酸泥腐蝕
             
              石油化工用離心壓縮機輸送的介質大多具有較強的腐蝕性,例如CO2、NH3、CO和H2,它們在一定條件下生成氨基甲酸銨(NH2COOONH4)等,即使是空氣壓縮機、風機,由于空氣和工業煙氣中含有SO3、SO3等酸性氣體,濕度大時將形成亞硫酸、硫酸,它們對葉輪都有不同程度的腐蝕作用。裸露的葉片長期受氣體和酸泥的腐蝕,在沒有進行定期檢查或段間冷卻器、分離器液面指示失真、報警失靈情況下,使下一段入口氣體帶有酸性,在焊接葉片的焊接縮孔、氣孔處形成腐蝕坑,同時伴有部分氫滲現象,易形成疲勞源,致使葉片在受到高應力和腐蝕時發生脆性斷裂。
             
              預防措施:
             
              采用耐腐蝕高強度的不銹鋼焊接葉輪,焊后進行熱處理,其表面進行防腐涂層保護;盡可能降低工藝氣中CO、CO2的含量,并控制其合成氣出口溫度不能過低,一般≥38℃,以防止氨基甲酸銨的生成;定期排出中間冷卻器內所生成的含有亞硫酸、硫酸的冷凝水,使其導出機外;安裝高效的吸氣過濾器(如脈沖式袋濾器),以降低壓縮機、風機進口的流速,減少空氣中所含的霧狀水滴與粉塵;嚴格檢查葉輪的腐蝕情況,并及時清除葉輪內部和表面的沉積物。
             
              (3)轉子的嚴重振動
             
              由于葉輪設計欠佳,使危險振型沒有避開共振;葉片制造缺陷,在施工或檢修現場進行了不適當的調整、調換,造成驅動機與壓縮機主軸對中發生了偏離;葉輪安裝不夠緊密,或因磨損、腐蝕的不均勻,灰塵在葉輪上積聚,個別葉片折斷等,使葉輪不平衡,將引起較大的振動。特別是葉輪的自振頻率與擴壓器、回流器或氣體管道的自振頻率相吻合時,將產生共振,這對葉輪的安全運轉威脅很大。
             
              預防措施:
             
              消除過大的振動源,調整機組的共振頻率,使葉輪振動控制在允許范圍內;精心安裝,確保轉子對中良好;發現轉子不平衡時,應查明原因并加以消除,必要時可在高轉速動平衡機上進行試驗;在變工況運行時,要避免發生負荷突變,嚴格控制調速范圍,嚴防轉速過低使葉片振動頻率落人共振區;采用軸振動頻譜分析的方法,及早發現主軸的異常振動;嚴格控制進油溫度,適當增加油的黏度;從壓縮機頂上垂直下來的進口管道不應直接壓在壓縮機上,必須由管道掛鉤或支架來承擔其重量,以防止機殼在管道重量下產生變形而使振動加??;安裝高效過濾器,及時清除葉輪上的積塵、結焦和鹽垢;當發現離心式壓縮機、風機機組發出異聲且伴有劇烈振動時,應立即停車檢查;嚴格按照操作規程進行操作,防止喘振、旋轉失速等不穩定氣流發生;密切注視壓力、真空度、進氣量的波動及機組的異常響聲,及時發現,及早處理。
            離心式壓縮機機械故障分析與解決
              圖文無關
             
              3、離心式壓縮機機組振動
             
             
              離心式壓縮機機組常見的振動原因及預防措施如下:
             
              (1)轉子不平衡
             
              由于轉子不平衡產生的離心力與轉速的平方成正比,因此,機器啟動后很快就會振動,而且隨著轉速的提高和負荷的增加,振動將加劇。特別是撓性軸,當通過第一階臨界轉速時振動相當激烈,振動頻率始終與轉速同步,徑向振幅很大。引起轉子不平衡的原因如下。
             
             ?、?運輸或安裝不當,轉子被碰撞或停放時間過長而保養又不得法,轉子平衡精度差;
             
             ?、?轉子發生彎曲變形;
             
             ?、?機組運行中,因某些部件過盈量太小,高速旋轉時致使螺釘松動或脫落;
             
             ?、?葉輪上堆積沉積物,如積灰、結焦、結鹽垢;葉輪被腐蝕、沖刷磨損以及鉚釘松動、脫落;葉輪局部破碎;
             
             ?、?動葉片、圍帶、拉筋、鉚釘松動或飛脫;
             
             ?、?齒輪聯軸節加工或安裝不當。
             
              預防措施:
             
             ?、?精心運輸、保養,保證安裝質量,重新做動平衡試驗。如有必要可在高轉速動平衡機上進行試驗;
             
             ?、?控制轉子熱脹冷縮,使其均勻或校直;
             
             ?、?緊固松動的零部件,增設防松裝置;
             
             ?、?清除葉輪上的污垢,修復或更換葉輪;
             
             ?、?檢查動葉片表面沖蝕、腐蝕或損傷情況,檢查圍帶鉚釘孔處有無裂紋;鉚釘的嚴密程度;圍帶是否松動,鉚釘有無剝落或裂紋;檢查拉筋有無脫焊、斷開、沖蝕或腐蝕的情況。檢查中如發現有上述缺陷時,應及時處理或更換;
             
             ?、?保證齒輪聯軸節的加工質量,使其嚙合良好,重新組裝找正。機組安裝找正不僅要求單臺機座位置水平和對中,還要求汽輪機、離心式壓縮機、齒輪箱機座之間在連接后仍能維持穩定運行。在機組安裝找正時,應充分考慮軸系在運轉中由于轉子自重而產生的撓度、熱膨脹和轉子工作時干擾力的影響。
             
             ?。?)半速渦動與油膜振蕩
             
              半速渦動是離心式壓縮機徑向軸承在流體動力潤滑條件下,軸頸位置發生振蕩的一種形式。換句話說,就是在外載荷與油膜力的作用下,軸頸沿偏移的中心位置方向移動。發生半速渦動時,一般振幅較小,渦動軌跡通常為一橢圓;振幅較大時,軌跡形狀更為復雜。半速渦動是指振動角頻率為軸轉動角速度的一半或少于一半。發生油膜振動時,有時因軸承干摩擦而出現吼叫聲。
             
              產生半速渦動與油膜振蕩的原因如下:
             
             ?、?轉子制造精度差或動平衡差;
             
             ?、?軸承動力特性參數選擇不當;

              預防措施:
             
             ?、?確保轉子制造質量,重新做動平衡試驗,配衡修正;
             
             ?、?正確選擇軸承動力特性參數,改進軸承結構,可采用多油楔軸承或多油葉軸承或可傾瓦軸承;將軸承間隙增大;提高潤滑油油溫;調整軸承高度等措施可以提高穩定性。
             
              (3)基礎不堅或下沉及共振
             
              在離心式壓縮機運行時,基礎振動振幅一般不大,而在停車時由于其他振源引起基礎表面的振幅值增大,振頻與轉速同步,尤其是轉子稍不平衡將會引起強烈振動。
             
              產生這種振動的原因如下:
             
             ?、?機器與底架固定不牢,地腳螺栓松動;
             
             ?、?基礎與底座間填充物脫離;
             
             ?、?基礎不堅;
             
             ?、?基礎自振頻率接近工作轉速或油膜共振頻率。
             
              預防措施:
             
             ?、?重新緊固;
             
             ?、?注入環氧樹脂等填充物;
             
             ?、?修補基礎;
             
             ?、?應使基礎的自振頻率至少避開機器工作轉速的±20%,且避開“油膜共振頻率”。此時基礎的自振頻率應避開機器工作轉速的40%~50%;
             
             ?、?因為電機的諧波激磁和磁場反作用,其自振頻率為兩倍的工作轉速,故基礎的自振頻率應避開機器兩倍工作轉速的±15%;
             
             ?、?因為附近地段其他機器通過管道和地基傳播振動頻率,根據所設計基礎的隔振情況和振動的嚴重程度,避開工作轉速的±(10~20)%;
             
             ?、?盡可能避開轉子臨界轉速的±10%。
             
             ?。?)臨界轉速下共振
             
             ?、?臨界轉速計算不精確,誤差較大,或由于其他原因,使離心式壓縮機工作轉速與臨界轉速接近;
             
             ?、?汽輪機調速機構失靈;
             
             ?、?軸承在運轉或拆裝過程中,油溫及軸承間隙的變化,不僅會影響轉子的穩定運行,而且還會使轉子軸系的臨界轉速發生變化。

              預防措施:
             
             ?、?可暫時提高或降低機器的工作轉速,以避開臨界轉速。
             
             ?、?可對轉子做高精度的動平衡試驗,從而保證機組在共振轉速區也可穩定地運行。
             
             ?、?設計時,應使臨界轉速至少高于或低于工作轉速的20%,工作轉速n通常規定為:
             
              剛性轉子 n≤0.7n k 1 (n k 1為一階臨界轉速)、撓性轉子(1.3~1.4)n k 1 ≤ n ≤0.7n k 1 (n k 1為二階臨界轉速)
            離心式壓縮機機械故障分析與解決
              圖文無關
             
              (5)結構共振
             
              結構共振是指機器某些部件或組裝機器本身發生共振。
             
             ?、?機器本身各部件之間的振動頻率吻合,如葉輪與擴壓器、回流器葉片數的關系引起的共振;
             
             ?、?外界振動頻率恰好與機器的渦動頻率相吻合,如管道的脈動引起的共振,它將引起轉子或軸承處的共振渦流;
             
             ?、?外來激振力作用所產生的頻率,與機器本身某部件振動頻率吻合。
             
              預防措施:
             
              改變部件的設計,改變部件的自振頻率,設法避開共振頻率。
             
             ?。?)部件松動
             
              部件運行中松緊程度不同,其振幅是不相同的。通常,振動的頻率兩倍于工作轉速,尤其是機組運轉方式發生改變時,振動將會加劇。
             
              如離心式壓縮機支撐瓦緊力不夠,引起調節塊松動,造成振動偏大,調節墊片因經常受脈沖應力沖擊而破壞,從而引起軸中心下移,造成更為嚴重的振動,使機組停車。
             
              一般采取的措施是緊固松動部件,或增設防松裝置。
             
              轉子與固定元件或密封件之間的摩擦測得的振動圖像無規律,振動的頻率與機器的工作轉速同步,而且頻率從低到高,波動范圍比較寬,啟動或停車時能聽到金屬弦聲。發現此種形式振動時,可采取卸拆檢查、重新組裝的方法予以消除。

            來源:網絡

            標簽: 離心式壓縮機故障分析  

            網友評論

            條評論

            最新評論

            今日推薦

            av在线看