寒冬压气站离心式压缩机振动故障诊断及预防措施

史宁岗，黄盛华，俞晓艳

1中国石油天然气股份有限公司管道分公司，河北 廊坊

2中国石油管道局工程有限公司国际事业部，河北 廊坊

3中国石油管道局工程有限公司技术服务中心，河北 廊坊

1.引言

陕京管道阳曲压气站离心式压缩机RV050/03是干线天然气增压输送的关键设备，系德国曼透平公司产品。驱动电机功率20 MW，电机额定转速1800 r/min，通过变速箱带动压缩机，齿轮箱变比4.774；压缩机额定转速8593 r/min，工作介质为天然气，额定流量15257 m3/h (工况)，出口压力10 MPa [1]。该站压缩机组4用1备，全年连续运转。

2.故障现象

2018年12月27日，阳曲压气站2#机组在启机过程中，压缩机驱动端振动探头VI4205X、VI4205Y及非驱动端振动探头VI4202X、VI4202Y振动值均超过停机值(50 μm)，启机失败。

3.故障分析及诊断

3.1.初步排查

通过机组S8000振动检测系统分析，振动呈现以下特征：振动频率与转频相同，即振动存在较大的工频成分；振动值随电机转速的增大而增大，但与电机负载无关；振动值以径向为主，轴向值很小；谱图中一般不含工频的高次谐波，不平衡的振动方向主要在径向[2]。振动图谱(图1)符合轴弯曲特征，但该机组此前运转状况良好，距上次机组停运仅22天。该机型转子长2.33 m，转子重量547.9 kg，且停运2月以上及存放2年以上的备用转子均未出现弯曲现象，故推断该转子振动特性只是符合轴弯曲特性，但并非轴弯曲。

3.2.抽芯检查

对压缩机组进行抽芯检查，发现机组进出管线内无异物，机芯内无异物，但二、三级叶轮梳齿密封严重损坏(图2)，一、二、三级轴密封严重磨损(图3)。

Figure 2.The serious damage of comb seals for second and third stage impeller图2.二、三级叶轮梳齿密封严重损坏

Figure 3.The serious damage of seals in the first, second and third stage shafts图3.一、二、三级轴密封严重磨损

3.3.外界因素分析

查看外部环境，发现启机当天气温急剧下降，最低温度由-13℃骤降到-20℃，而输送介质天然气的水露点为-15℃ (工况)。

3.4.故障原因分析

备用机组为达到快速启动的要求，在机组热备时，内部充压，进出口阀门打开，干气密封正常供给。在该工艺条件下，密封气将沿干气密封进入压缩机内部，高压侧的气体将依次经过三级叶轮梳齿密封、三级轴密封、二级叶轮梳齿密封、二级轴密封、一级叶轮梳齿密封进入进气端，而低压端经过一级轴密封进入进气端。虽然密封气进气温度(54.5℃)较高，但由于进气量小，外界温度过低，使其在经过气体流道过程中天然气中的水分析出并结冰，堆积在密封沟槽中。在机组启动过程中，凝结的冰块随转子高速旋转，从而损坏梳齿密封，造成压缩机振动升高而停机[3]。

4.预防措施

为避免上述情况再次发生，站内备用机组在冬季备用期间关闭进出口阀门，停止供应密封气，只在启机之前进行机组充压。同时密切关注输送介质水露点的变化情况，提高密封气的进气温度，防止析水和结冰。