氯气透平压缩机故障分析与措施

刘琦

摘要；简要介绍山东阳煤恒通化工股份有限公司氯气压缩机组运行情况及运行中出现的问题、原因分析及采取的措施。

关键词；氯气氯气压缩机轴振动连锁报警 故障分析

中图分类号：Q343文献标识码： A

Abstract: The brief introduction of Shandong YangMei Hengtong chemical Limitedchlorine compressors and appearing problems in operation, the cause analysis and solutions.

Keyword ：chlorine； chlorine gas compressor； axial vibration；; linkage alarm； fault analysis

山东阳煤恒通化工股份有限公司（以下简称阳煤恒通）40万t/a离子膜烧碱项目一、二期各20万t/a装置分别于2011年7月1日和2012年4月25日顺利投产运行。氯气输送设备选用4H-3/4100型国产氯气透平式压缩机。该压缩机运行以来各项指标总体平稳，综合效益显著。现将氯气透平式压缩机组运行过程中出现的情况、原因分析及采取的措施总结如下：

1氯气透平机的规格和性能

1.1氯气透平压缩机主要运行指标

氯中含水：≤100ppm

一级氯气进口温度：20～30℃，一级氯气进口压力(绝压)：≥0.085Mpa

氯气出口压力 (绝压)：≤0.38Mpa

适用烧碱产量：10万t/a，流量：4100 Nm3/h

1.2氯气透平压缩机工作原理

氯气透平压缩机是一种多级离心式压缩机，其工作原理是借助于叶轮的高速旋转所产生的离心力对氯气做功，把叶轮旋转的机械能转化为动能，使气体流速得到提高，气体在流经扩压器和蜗壳时速度降低，气体的动能转化为静压能，使氯气压力升高，满足工艺使用要求。

2氯气透平压缩机运行中出现的问题、原因分析及采取措施

2.1透平机前轴瓦振动值高

2.1.1事件经过

2012年3月27日，9:30分氯氢处理岗位操作工发现1#透平机轴向位移报警(报警值为±0.15)，9:47分轴向位移在-0.15 mm - 0.13 mm之间波动。9:48分以后，轴向位移显示又恢复正常，为-0.1mm左右。10:12分39秒，1#透平机跳闸。

事后检查报警记录发现，10:12:39,1#透平机前轴瓦（远离电机侧）径向振动值为197.16ｕm（连锁跳机值为50ｕm），同时轴向位移值为0.98mm（连锁值为±0.30mm）。

11:00，维修人员对1#机前轴瓦进行检查，发现前轴瓦径向瓦块磨损严重，同时发现两只瓦块的固定螺丝脱落。将主机前轴瓦瓦块进行更换，对轻微磨损的主轴进行修复后开机运行正常。

2.1.2 原因分析

（1）由于厂家装配质量差，前轴瓦有两块瓦块的固定螺丝脱落，造成透平机运行过程中瓦块晃动，磨损加大，振动值超高连锁跳机。

（2）透平机因为每次开停车都要经过临界，在临界区时振值是最大的，最容易造成径向瓦块和止推瓦块磨损，间隙增大。因此，频繁开停机也能造成透平机前轴瓦振动值超高连锁跳车。

2.1.3、采取措施

（1）坚持计划检修、提高装配质量、杜绝误操作。检修时对测量系统进行彻底检查，开车前进一步确认，对检查有任何问题的零部件进行更换。停车备用期间，停相关测量系统的电源。避免长期通电对电气元件的影响。

（2）联系厂家对防喘振自动系统进行完善，达到设计要求时，投运防喘振系统，确保机组的安全运行，防喘振自动调节系统必须建立在流量测量系统准确无误的情况下才能投运，否则会带来更大的影响。

（3）调整联锁设置，对于透平机前后轴瓦的4个振动值测点的联锁停机调整如下：当出现任意一点振动值超限值时，透平机只报警不联锁停机。当出现任意两点到高限值时，透平机联锁停机。根据实际运行经验与相关厂家论证，调整轴位移值报警值为±0.275mm。

2.2透平机后轴瓦径向振动值高

2.2.1事件经过

2012年3月24日，12:55：09，2#透平机后轴瓦（靠近电机侧）径向振动值高报警，振动值为38.25ｕm（报警值为38ｕm）,此后，2#机后轴瓦径向振动一直在较高的振动值波动，并且连续报警。13:01:15，振动值达到52.44ｕm(跳闸值为50ｕm)，2#透平机跳闸。

维修人员对透平机拆开检查发现，后轴瓦径向瓦块巴氏合金磨损严重，主轴磨损较重，磨损最大处减少了为0.17mm。拆开增速箱，发现增速箱的高速轴前后轴瓦均有所磨损，增速箱高速轴前轴瓦磨损较后轴瓦严重。经测量发现增速箱径向间隙达到0.55mm。

2.2.2原因分析

在2#透平机跳闸之前，润滑油油温，油压都正常，经化验分析，润滑油的各项指标都在控制指标范围内，可以排除润滑油造成轴瓦的损坏。基本上可认为是由于增速箱径向间隙过大（达到0.55mm，合理值为0.12mm-0.15mm），增速箱和透平机主机的同轴度偏离值大，带动透平机转子后轴瓦振动加大，轴瓦严重磨损，随后造成主轴的磨损、后轴瓦径向振动值高报警，2#透平机跳闸。

2.2.3采取措施

（1）严格控制增速箱和主机的同轴度偏离值在0.05mm以下。

（2）定时检查润滑油油温，油压是否正常，润滑油的各项指标都在指标范围内。

（3）针对透平机因为在修复过程中，焊接材料与原材料接缝处有过渡带，位置正好与振动探头相对，影响电信号反馈，造成振值偏高，坚决要求返厂修复接缝处。

2.3透平机后轴瓦温度偏高

2.3.1事件过程

2012年4月2日15：00，操作工发现3#透平机后轴瓦温度偏高达到77℃，平均2.5个小时上涨一度，对3#透平机停机检查。经测量发现主机后轴瓦径向间隙在指标下限0.105mm（标准为0.09-0.14 mm）。然后重新进行后轴瓦间隙调整，最后调整为0.12mm。对前轴瓦的测振点进行校正。试开机，发现前轴瓦的振动值偏大在32ｕm左右，还有上涨的趋势。随后尝试着带负荷，发现只要透平机带负荷，前轴瓦振动值就上涨，并且不断的触及报警值38ｕm，空负荷运行4个小时后，情况仍然没用好转，决定停机检修。拆开前轴瓦进行检查，发现主机前轴承有一个下瓦块损坏，瓦块上有直径3mm的孔洞，更换瓦块后，开3#透平机运行正常。

2.3.2原因分析

（1）造成轴瓦温度高的原因是后轴瓦径向间隙处于下限0.11mm，由于3#透平机的后轴有伤，光滑度和平整度都比不上新轴，所以调整径向间隙不能偏小，否则容易造成瓦温高，由于3#透平机在上次检修时后轴瓦径向间隙为0.11mm。径向间隙太低，是造成透平机后轴瓦温度偏高的主要原因。

（2）造成前轴瓦振动大的原因为前轴瓦有一个瓦块损坏，出现孔洞，瓦块表面形不成油膜，造成振动大。

2.3.3采取措施

（1） 3#透平机主机后轴瓦径向间隙不能太低，应大于0.11mm以上，一般调整为0.12mm。

（2）重新对机组进行找正，对前轴瓦测振点进行校对。

（3）加强润滑油的管理，每3个月全面的进行一次润滑油质的分析，保证油质的良好稳定。日常的运行过程中严格控制好油压、油温，备用机的润滑油除检修外，保持在正常运行状态。

2.4透平机主推力轴承超温

2.4.1事件经过

2012年4月25日， 5#透平机机在加压准备并系统时，主推力轴承温度瞬间超温报警，轴向位移报警，拆检后发现主推力瓦块烧坏，更换了备用瓦块，投运行时温度偏高，并入系统运行时主推力瓦温度70度左右，比其它机高接近20℃，在开机准备并系统过程中又出现第一次现象，现场拆检发现主推力瓦块损坏无法使用，维修人员在更换瓦块时发现，5#机后轴承盒上下盒端面不在一平面内，相差0.05mm,更瓦块后于5月5日试车并系统时又出现轴瓦温度迅间超温，轴向位移瓦温报警，紧急停车后拆检发现主推力瓦磨损，

2.4.2原因分析

5月11日厂家技术人员现场拆检发现主推力瓦块出厂错装成副推力瓦块，造成后续两次瓦块继续装错，由于瓦块装错，在加压运行过程中不能形成油楔，无法形成油膜和平衡轴向力，造成瓦块损坏。更换成主推力瓦块后并系统运行正常。

2.4.3采取措施

（1）加强计划检修。虽然厂家建议一年拆检一次，但根据公司透平机运行情况，运行6000个台时就应该进行一次计划检修，主要检查增速箱和主机的同轴度，检查主机前后轴承的径向间隙和瓦块情况。

（2）严格操作规程，如果在运行过程中发现轴振动值和轴位移值偏高，振动值超过30ｕm，轴位移接近报警值±0.15mm时，并且有上涨的趋势，只要出现其中一种情况，应停机检修。

（3）加强透平机备品备件的管理，保证备品备件的齐全。

2.5透平机后轴瓦轴振动测定值失真

2.5.1事件经过

2012年4月3日14:40，1#透平机机后轴瓦轴两个振动测点中的一个振值测点迅速超高报警（报警值50ｕm），并很快达到150ｕm以上，而另一个振值测点始终在17ｕm恒定。联系透平机厂家仪表人员进行检查，认定为测点损坏，只能用一个测振点进行监测。4月4日，5:44，操作工发现，1#机的后轴瓦剩下的一个振值也在波动，波动范围在40ｕm左右。停车检查发现轴瓦的两个测振线全部磨坏，瓦块和轴未见异常，打开前轴瓦进行检查未见异常，拆开增速箱进行检查轴和轴瓦未见异常，随后对后轴瓦的两根测振线进行更换，开机后运行正常。

2.5.2原因分析

厂家在装配测振线的过程中，测振线未安装固定好，被高速转动部件磨坏，造成测定值失真超高。

2.5.3采取措施

（1）更换后轴瓦的两根测振线。

（2）提高操作工的责任心，严密监控透平机的运行参数，加强现场的巡检，及早发现透平机运行的异常情况。以便于及时处理。

（3）建立健全透平机的运行档案，从运行台时，检修记录，备件更换，运行情况等几个方面着手，使透平机的运行和检修处在一个可控的状态。

2.6透平机轴振动测点假信号

2.6.1事件经过：

2012年15点19分31秒～33秒5#透平机轴振动值开始上升，振动值在8.82um。15点19分35秒，振动值达到43.56um。此时超过高报警值（高报警值为38um），计算机报警，但没达到连锁值（超高报警值即连锁值为50um）。15点19分38秒，振动值达到95.72um,超过连锁值(50um),连锁跳车。停机后维修人员对轴承进行拆检未发现异常情况，各间隙正常，仪表维修同时检查探头连线、线圈阻值、延长线绝缘、接头连接、端子连接、变送器（前置发达器）、穿线管紧固等，没有发现故障点。正常开车后测振数据一直在6.8um左右，数据平稳。

2.6.2原因分析

故障为单点超限连锁跳车，如果是机械故障一般应该出现两测点同时超限的情况，同时轴承温度应该发生变化，从拆检情况看，轴承轴颈未发现问题，初步判定为振动测点假信号造成连锁跳车。5#透平机测振点出现假信号可能存在以下原因：

（1）传感器故障：传感器，其核心部件是线圈。通常的故障是线圈烧坏短路或短路，损坏后，不会自动恢复。从检查情况看未发现异常，可以判定此次故障不是由探头部件的损坏造成的。

（2）延伸电缆故障：如果出现断路现象，测量数据可能出现最大，达到量程值200或0，根据计算机历史数据以及拆检未发现有损毁现象判定，应该排除这种情况。

（3）前置发达器（变送器）故障：变送器本身损坏，根据测振系统的运行情况看，此项可以排除。

（4）外界因素：变送器的电源瞬间有大的波动，也可能造成测量数据大的变化。外界瞬间强干扰信号（电磁、电流等信号）的窜入，也可能造成测量数据大的变化。

（5）由于长时间处在振动的环境下运行，测振系统中各部件之间的联接可能松动，接线端子部分松动，连接接头可能出现虚连现象也可能造成假信号。

2.6.3采取措施

据以上分析，将采取以下措施:

（1）针对连锁跳车的情况，加强与生产厂家和同行业的进一步交流。

（2）采用整根电缆，取消中间接头，解决由于延伸电缆中间有接头产生虚连的问题。

（3）坚持计划检修，检修时对测量系统进行彻底检查，开车前进一步确认，对检查有任何问题的零部件进行更换。机器停车备用期间，停相关测量系统的电源。

3 结语

鉴于以上问题，阳煤恒通化工通过采取重新修订透平机操作和检修规程，加强工艺指标控制，坚持计划检修和备品备件的管理，调整联锁设置，完善防喘振自动系统等措施，保证了氯气压缩机的长周期安全稳定运行。