离心式压缩机轴振动高原因分析及技术改进

河南工程学院机械工程系 郭 怡

郑州煤炭工业（集团）新郑精煤有限责任公司 张宏权

离心式压缩机轴振动高原因分析及技术改进

河南工程学院机械工程系 郭 怡

郑州煤炭工业（集团）新郑精煤有限责任公司 张宏权

现场空分装置主要设备由袋式空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、空气纯化系统、带增压透平膨胀机系统和分馏塔系统组成。某企业的空分装置3次停车检修均由于压缩机轴振动所致升高，本文，笔者通过分析压缩机轴振动升高的原因，对其进行改造，确保了生产的安全、正常运行，减少了停车检修次数。

一、离心式压缩机简介

1.压缩机整体结构。该企业使用的H型离心式压缩机为整体驱动径向式压缩机，它有1个主动齿轮、2个高速齿轮，并分别与3个轴连为一体装在齿轮箱内。压缩机叶轮装在2个高速轴的两头，蜗壳等部件连接在齿轮箱体上。

2.核心部件。蜗壳横断面积沿叶轮转动方向扩展。转子由一个或两个悬伸叶轮和压缩机的小齿轮轴组成。轴瓦由巴氏合金制成，安装在轴承四周起支撑作用。入口导叶是安装在吸入口的标准化组装件，通过它实现对气量的无级调节。

二、流程简介

1.空气运行流程。空气通过吸风塔进入袋式过滤器，由过滤袋除去空气中的灰尘和机械杂质。过滤后的空气经过进口导叶进入一级叶轮，压缩后进入一级冷却器冷却，然后进入二级叶轮中压缩升压，再进入二级冷却器中冷却，依次进行4次压缩后压力升到0.58 MPa，100℃。再经预冷和纯化系后，作为原料进入冷箱精馏塔内分离提纯，产出高纯度氧气、氮气。

2.油系统流程。润滑油从油箱被油泵吸出，加压后进入油冷却器内与循环水换热冷却。经过油过滤器除去杂质的润滑油分成两路：一路进入各润滑点润滑、吸热后回油箱；另一路被送至高位油箱，以保证油泵断电时压缩机供油。表1为压缩机轴振动的变化趋势。

表1 压缩机轴振动统计 μm

从表1可以看出，压缩机轴振动上升趋势明显，主要是一级轴振上升较快。

三、轴振动升高的原因分析

笔者经过调查分析发现，压缩机轴振动升高的主要原因有：轴瓦磨损；袋式过滤器故障频繁，过滤效果差；油温波动频繁；压缩机负荷大。

1.轴瓦磨损。根据压缩机生产厂家的规定，压缩机轴瓦2年需更换1次，现场压缩机已经连续运行3年，轴瓦已经磨损严重需要更换。

2.袋式过滤器故障频繁，过滤效果差。根据调查，2009年全年袋式过滤器共发生故障15次，造成压缩机吸气真空度过高总时间为893 h。并且，2次检修时均发现叶轮积灰严重，叶轮动平衡遭到破坏，其主要原因为袋式过滤器的过滤效果较差。

3.油温波动频繁。

4.压缩机负荷大。压缩机在压力一定时，放空量越大轴振越高；压缩机在流量一定时，压力越高轴振动越高。

四、改造措施

1.更换轴瓦。根据生产厂家的实际检修经验，在轴瓦的更换过程中将原有的轴瓦间隙缩小，以保证轴振动在低值运行。更换轴瓦、清理叶轮积灰后，轴振动由原来的54 μm降为26 μm。

2.改造过滤器。

（1）改造过滤器内部结构。将过滤器易发生故障的限位器加长，同时也将链轮和链条适当加长。

（2）更换过滤器过滤元件。更换了袋式过滤器的12只过滤袋，并选用了新型过滤袋。

（3）规范反吹操作。将袋式过滤器的反吹操作写入操作规程，规定其阻力值达到14.7 kPa时反吹，达到9.8 kPa时停止反吹。袋式过滤器故障率明显降低，压缩机前真空度稳定在-2.5 kPa。

3.保持油温稳定。

（1）检修油冷却器水阀门。将油冷却器冷却水阀门拆开研磨，并更换细丝阀杆，使其操作稳定，防止油温波动。

（2）改造油冷却器。将油冷却器由原来的单独运行改为并联运行，以确保夏季循环水温度过高时油温稳定。

4.保证压缩机低负荷运行。

（1）调整进口导叶开度。组织由仪表、检修、工艺等人员共同对进口导叶进行了调试，更换了凸轮，并对导叶刻度进行了核对，以保障操作调整的准确，确保每次开停车时的无负荷启动。

（2）冬季调整中间冷却器水阀门。在冬季压缩机吸气量过大时，进口导叶不能关闭过多，而应通过调整中冷却器冷却水量，增高压缩机各级进口温度，来降低压缩机吸气量。改进后，再没有出现压缩机带负荷开车，冬季的压缩机气量也控制在21 000 m3。

五、效果的现象

表2为改进后的压缩机轴振动情况统计。

表 2 改进后的压缩机轴振动统计 μm

经过以上各项改造措施的实施，2010年11月压缩机检修启动后，轴振动明显降低。自至2011年4月至今，轴振动一直保持在30 μm以下稳定运行。