代軍禮 趙立民

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司)

0 前言

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司100萬t鉀肥綜合利用項(xiàng)目一期工程兩套KDON 20000/120000型空分裝置，均采用由杭氧公司設(shè)計(jì)制造的分子篩凈化空氣、增壓透平膨脹、全精餾無氫制氬、液氧內(nèi)壓縮流程。其中壓縮機(jī)組由陜鼓動(dòng)力股份有限公司設(shè)計(jì)制造，采用先進(jìn)的一拖二技術(shù)，即由一臺(tái)汽輪機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)和空氣增壓機(jī)，具有機(jī)組布置緊湊、占地面積小、運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。配套的EZ35-3型空氣增壓機(jī)額定轉(zhuǎn)速12300 r/min，額定氣量28000 Nm3/h，入口壓力0.50 MPa，額定出口壓力1.3 MPa。機(jī)組自投產(chǎn)以來，出現(xiàn)軸位移以0.005 mm/d的速度增大的問題。為此，通過3次技術(shù)改造，解決了存在的問題，使得機(jī)組能正常滿負(fù)荷運(yùn)行。

1 空氣增壓機(jī)故障現(xiàn)象

自2009年4月進(jìn)入試車階段以來，全廠裝置（乙炔、鉀堿、PVC、尿素、合成氨）進(jìn)行著緊張有序的試車工作，開、停車事情經(jīng)常發(fā)生。由于中壓蒸汽的供汽不穩(wěn)定，空分裝置也經(jīng)常停車、開車。在設(shè)備試車過程中我們發(fā)現(xiàn)，一套空分裝置的空氣增壓機(jī)軸位移在逐漸地增大。裝置正常開車后，當(dāng)增壓機(jī)負(fù)荷加至1.0 MPa時(shí)，由于中壓蒸汽不穩(wěn)定，迫使我們將壓縮機(jī)負(fù)荷降至空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，直到中壓蒸汽穩(wěn)定后再開始給壓縮機(jī)加負(fù)荷。當(dāng)增壓機(jī)負(fù)荷加至1.2 MPa時(shí)，增壓機(jī)軸位移達(dá)到了報(bào)警值0.48 mm，瞬間達(dá)到聯(lián)鎖值0.8 mm，于是機(jī)組緊急停車。隨后檢修人員再次對(duì)軸位移探頭進(jìn)行重新調(diào)零安裝，以軸向竄量的中間值為零點(diǎn)，當(dāng)時(shí)竄量為0.43 mm。為此，公司領(lǐng)導(dǎo)決定打開增壓機(jī)瓦蓋檢查推力瓦塊的磨損情況。打開瓦蓋后發(fā)現(xiàn)，副止推瓦完好，主止推瓦磨損嚴(yán)重，瓦塊表面的鉛錫合金幾乎磨完，大面積露出黑色的生鐵，更為嚴(yán)重的是轉(zhuǎn)子主推力盤表面拉毛，光潔度嚴(yán)重破壞。之后打開增壓機(jī)頂蓋做進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)除轉(zhuǎn)子低壓端迷宮少量密封齒損壞外，前后徑向軸承完好，轉(zhuǎn)子前后軸頸及葉輪軸向、徑向間隙無異常，用塞尺檢查轉(zhuǎn)子葉輪各部位間隙，確認(rèn)正常。公司技術(shù)部門、安裝單位及壓縮機(jī)廠家共同研究決定，為確保機(jī)組安全及今后的長周期運(yùn)行，將增壓機(jī)轉(zhuǎn)子立即送制造廠維修，修研推力盤主推面、密封齒，并做動(dòng)平衡。

2 故障原因分析

該空氣增壓機(jī)為三級(jí)離心式壓縮機(jī)。由于每個(gè)葉輪兩側(cè)的氣體作用力不同，使葉輪具有非零的軸向力，這個(gè)力一般指向葉輪進(jìn)口。為了平衡這個(gè)軸向力，應(yīng)當(dāng)采取一些措施。壓縮機(jī)一般采取雙向進(jìn)氣的方式排列葉輪以平衡掉一部分軸向力，剩余部分軸向力則由平衡盤及止推軸承來平衡。若軸向力太大，推力瓦的合金磨損過快或過度磨損，或因突發(fā)事故而融化，轉(zhuǎn)子就會(huì)產(chǎn)生較大的軸位移，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子與定子相碰，造成惡性事故。

造成軸位移過大的原因可能有以下幾方面：

（1）軸位移探頭安裝調(diào)零是否合適。

（2）安裝時(shí)軸向間隙過大以及機(jī)組振動(dòng)等原因，都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的軸向位移增大。

（3）潤滑不良或油路不通暢導(dǎo)致油膜難以形成，從而使止推瓦磨損，軸位移增大。

（4）機(jī)組設(shè)計(jì)制造不合理，止推軸承偏小，無法平衡軸向力。

（5）平衡遭到破壞而引起軸位移增大。一般來說，壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮了軸向力的平衡問題，通常是采用平衡盤來平衡絕大部分軸向力，剩余部分軸向力則由止推軸承來平衡。平衡盤后的低壓腔用平衡管與壓縮機(jī)入口相連，以維護(hù)腔內(nèi)低壓，保證平衡。若低壓腔內(nèi)壓力過高，就會(huì)引起軸位移增大，造成止推瓦損壞。

3 處理措施

（1）第一次處理

增壓機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)制造廠家處理后返回本公司，維修人員加班對(duì)前后汽封進(jìn)行修研，對(duì)前支撐瓦與軸的間隙進(jìn)行調(diào)整，對(duì)轉(zhuǎn)子與下缸之間的氣封間隙進(jìn)行測(cè)量并用鉛絲進(jìn)行調(diào)整，將主止推瓦更新，并根據(jù)增壓機(jī)安裝技術(shù)規(guī)程調(diào)整轉(zhuǎn)子主推軸的軸向竄量為0.30 mm （指標(biāo)為0.30～0.40 mm），將控制潤滑油進(jìn)入增壓機(jī)的油壓調(diào)節(jié)閥通徑由原來的?5 mm擴(kuò)大到?8 mm，以適當(dāng)增加潤滑油量。2010年8月，對(duì)增壓機(jī)與增速器之間聯(lián)軸器進(jìn)行對(duì)中安裝。增壓機(jī)投入試車后，在出口壓力加到額定值1.3 MPa時(shí)，測(cè)試軸位移的兩個(gè)探頭分別測(cè)試到軸位移為0.13 mm、0.15 mm，均在0.40 mm的指標(biāo)范圍內(nèi)，機(jī)組運(yùn)行恢復(fù)正常。

（2）第二次處理

由于鹽湖化工為新建項(xiàng)目，試車期間各類問題頻發(fā)，特別是汽輪機(jī)用的中壓蒸汽供應(yīng)不穩(wěn)定，2010年9月中壓蒸汽再次出現(xiàn)故障，導(dǎo)致空分裝置緊急停車。蒸汽正常后再次開車，在增壓機(jī)加負(fù)荷至0.6 MPa時(shí)，增壓機(jī)轉(zhuǎn)子軸向位移達(dá)到報(bào)警值0.40 mm，隨即進(jìn)行降負(fù)荷處理。打開瓦蓋檢查推力瓦時(shí)發(fā)現(xiàn)主推力瓦出現(xiàn)偏磨，且磨損較為嚴(yán)重。經(jīng)公司技術(shù)人員和增壓機(jī)廠家技術(shù)人員研究決定，對(duì)增壓機(jī)推力盤和瓦塊進(jìn)行加大處理，對(duì)瓦塊進(jìn)行手工加工，并增大進(jìn)油量。之后正常啟車，軸位移正常。但是在以后的觀察中發(fā)現(xiàn)，增壓機(jī)軸位移仍然在以0.005 mm/d的速度不斷地增大。因此技術(shù)人員感到還是沒有找出軸位移增大的根本原因。

經(jīng)研究討論后總結(jié)出下列幾點(diǎn)意見：（1）止推瓦更新后若機(jī)組不停車持續(xù)運(yùn)行，則軸位移略有增加。（2）若機(jī)組運(yùn)行期間出現(xiàn)停車然后再次啟動(dòng)，則軸位移會(huì)大幅度增加，以至接近或超過0.40 mm的報(bào)警線。（3）主推瓦沒有平衡掉軸向力，在軸向力的作用下主推瓦磨損速度較快，造成軸位移增大。（4）平衡盤后的低壓腔壓力，即增壓機(jī)入口壓力為0.50 MPa，這一壓力可能偏高，造成平衡盤前后壓差減小，平衡盤 “出力”不足，即平衡盤未平衡掉足夠多的軸向力。鑒于以上分析，對(duì)增壓機(jī)進(jìn)行了第三次技術(shù)改造，即下述的第三次處理。

（3）第三次處理

2011年3月，利用系統(tǒng)停車之機(jī)，對(duì)增壓機(jī)平衡管進(jìn)行了改造，在原有的平衡管中間增加一個(gè)放空管，并增加閥門2，以達(dá)到軸向力的平衡。改造示意圖如圖1所示。在正常情況下閥1打開、閥2關(guān)閉，用閥3控制平衡盤前后的壓差，以達(dá)到調(diào)整軸位移的目的。

圖1 增壓機(jī)平衡管的改造

4 增壓機(jī)改造后運(yùn)行效果

自2011年3月增壓機(jī)平衡管改造完成、機(jī)組投用以來，增壓機(jī)轉(zhuǎn)子的軸位移一直維持在+0.28 mm、+0.29 mm，正如預(yù)期的那樣，機(jī)組運(yùn)行非常穩(wěn)定，再?zèng)]有出現(xiàn)過軸位移超標(biāo)的問題。以同樣的方法對(duì)第二套空分裝置的增壓機(jī)平衡管也進(jìn)行了改造，結(jié)果也和預(yù)期的一樣機(jī)組運(yùn)行非常穩(wěn)定。