乙烯空分装置C1001A轴振动原因分析

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某乙烯空分装置 DH-63型离心式空压机是乙烯的特护机组，在空分的工艺流程中，C1001A空压机的作用是持续向空分分离系统提供稳定的压缩空气，从而分离出合格的氧气和氮气，外供乙烯各装置使用，所以确闭压机长周期进行，是乙烯生产平稳的保证。

2 离心式空气压缩机的结构与工作原理空分装置C 1001A压缩机型号为DH-63，空气处理量为 33000 Nm3/h，结构为离心式 4级压缩，， 如图 1所示。增速箱中输入轴上的大齿轮同时带动-个高速转子H和-个低速转子L上的叶轮对气体作功 ；H轴转速为 11953 r/min，H轴转速为9807 r/rain。输入轴通过联轴节与电机相联，同步收稿日期 ：2012-09-20基金项目：广东高校石化过程装备故障诊断与信息化控制工程中心重点实验室项 目2013年03期(总第239期)电机功率为3700 kW，转速为 1500 r/min。H轴和L轴的前后轴瓦均为径向-止推组合方式，径向瓦为椭圆瓦，止推瓦为米楔尔轴承；机组的气、油封均为迷宫密封。

空压机的工作原理：自吸风塔经袋式过滤器进入-级叶轮的空气，高速旋转的叶轮对外来气体做功增加了气体分子的动能，在扩压室、蜗壳和弯道等流道里，高速流动的气体速度在减慢，由于惯性后面的气体分子挤近前面速度减慢的气体分子，气体分子间的势能增大而动能减弱，此时气体分子的压力能增大表现为压力升高，整个过程可简单地描述为，电机的电能转化为工作叶轮的机械能，机械能再转化为气体分子的压力能。

3 机组故障原因分析3.1 故障情况从2009-2011年，C1001A空压机因轴振动大而检修的统计表，见表 1。

《 目. 大齿轮 m i雾lL ] 盎 L、图 1 压缩 机结构示意 图空压机大修后，正常使用时-、二级轴承振动值在40 m以上，三、四级轴承振动值在 35 m以上，比较接近振动报警值，其油膜较易在外界扰动时 (如转子较小的不平衡量)被破坏，导致轴瓦损坏，振动报警 (报警值 70 m，联锁跳车值 80 m)。

表 1 检修统计表名称 C10o1A时 20o9，0l 大修201O/08 大修2011，01 大修从以上分析，导致空压机运行周期短主要原因是振动。

3.2 机组振动原因分析3.2.1 转子不平衡量每次大修都对高低速转子叶轮进行高压水流砂清洗、着色检查、再按动平衡精度等级标准做动平衡试验，回装的转子动平衡没有问题。

3.2.2 机组发生不同程度的喘振机组设有防喘振阀、且防喘振阀没有失效 ，所以这种可能性校3.2.3 增速箱齿轮啮合情况在大修拆检时，检查各轴心标高，与开机前检修数据相同，符合要求。

3.2.4 空气入 口滤网该机组人口采用袋式过滤器，如果过滤袋过滤效果不佳，长时间转子叶轮会结垢，变厚的结垢层在离心力作用下部分脱落，可导致转子突然失衡而振动波动，每次大修拆检发现，机组吸风塔反吹风环卡死，反吹风环传动链条断，每个布54 l袋上都结-层厚灰尘。

3.2.5 轴瓦2009年机组大修，拆检出来的高低速轴瓦没有磨损现象，间隙符合要求，而上两周期大修，其振动已达到报警值，拆检出来的高低速轴瓦磨损严重。椭圆瓦虽然有上、下 2个油楔 ，上瓦的油楔所产生的油膜压力会对轴颈涡动起到抑制作用，提高了轴承垂直向上的稳定性，但水平方向的稳定性降低。

. 结合解体检修的情况来看，综合以上分析，机组振动大有 2个原因：(1)吸风塔滤袋工作不可靠，转子结垢严重，使转子动平衡失衡；(2)高、低速轴轴瓦抗干扰能力不强，运转起来振动值偏高。

4 改造措施4.1 高低速轴轴承由椭圆瓦改用可倾瓦可行性分析：设想由可倾瓦取代椭圆瓦∩倾瓦可以随载荷、转速等工作参数的改变而自动调节瓦块的倾角建立液体摩擦状态。

可倾瓦轴承的每个瓦块都可以产油楔，使轴颈多方受力，若忽略瓦块的惯性和支点的摩擦力，则每个瓦块的油膜合力都通过轴颈中心，即作用在轴颈上的力是匀称分布的，使轴颈稳定在轴承中心；即使在有外界干扰的情况下，载荷失去平衡，这时瓦块可以偏转，使每个瓦块作用到轴颈上的油膜力自动调整到与外载荷平衡的位置，从而消除了构成轴颈维持振荡的因素。所以，可倾瓦轴承不易产生油膜振荡，具有很高的抗振性能。

此外，由于瓦块具有活动可倾的特点，对外载荷变化和转速变化的适应能力强，能自动形成最佳油膜，其摩擦功耗较小，轴承升温低，因此广泛应用在高速轻载的诚∩倾瓦结构如图2所示。

在上轴承套和下轴承套内共有 5块可以自动调节其倾斜角的活动瓦块，瓦块内表面敷有轴承合金，在瓦块的外表面的中心偏后处有-条轴向的、呈半圆柱面的支撑脊，支撑脊各自镶入瓦座内相应的轴向支撑槽内。脊与槽形成轴向的线接触，瓦块可绕此接触线在垂直于轴线的平面内摆动，而自动调节其倾斜角。润滑油从油孔进人轴承内，由于挡油圈与轴颈的阻挡，润滑油基本上能充满整个轴承内，在起到建立油膜和冷却轴承2013年o3期(总第239期)- 图2 可倾瓦结构示意图的作用后，-部分从挡油圈处向两端面漏回油箱，另-部分在轴瓦中循环使用。

可倾瓦采用 5块瓦块均匀分布，且在正下方布置- 块。瓦面材质设定为ZChSnSbl-6。

转子的状态参数：-、二级转子重359 kg，转速9803 r/min，轴瓦直径 150 mm，宽度B100 mm；三、四级转子重221 kg，转速 11953 r/min，轴瓦直径 130 mm，宽度B100 mm4.1.1 选择相对间隙根据有关资料推荐取击0.0008 ck-8/r式中 半径间隙r-半径4.1.2 润滑油选定选择N46号透平油，查得运动粘度v40 cst动力粘度r/vpx10 40xO.9x10 0.036 N/m2s式中 p--密度4.1.3 计算承载系数C： ：- - ： m 2p 359x9.8x 1/2x0.00082 0---- - . U U 厶 2r/vB 2x0.036x76.950.1式中1Tdn 1T×15O×9803 - - 60x 1000 60x 10004.1.4 校核最小油膜厚度76.95 rrds当Cp0.002时，相对偏心率 约为cP的-半，即为 0.001；轴颈淬火磨光尺：。1.6 m，轴承R ：10 m。

对于-、二级轴瓦工作最小的油膜厚度h.inrdp(1-e)750.0008x(1-0.001)60 ixm许用最小油膜2013年O3期(总第239期)[h 1.5-2(R：l )2×(1.610)23.2 mh > n]对于三、四级轴瓦工作最小的油膜厚度rqb(1-e)65x0.O008x(1-0.001)52 m> ]经分析，改造为可倾瓦是可行的。

对高低速转子上叶轮进行高压水流沙清洗、着色检查、做动平衡。

改造吸风塔结构采用抽屉式过滤器，新式过滤器由外层粗过滤网和内层细过滤蕊组成，外型为 800 mmx800 mm的抽屉状方格，过滤效果好，安装维护极为方便。

检查高低速转子和输人轴水平及垂直方向平行度，允许值≤0.04 mm。检查齿轮啮合情况，啮合间隙范围在 0.45～0.84 mm，啮合接触面积沿齿宽大于齿 60%、沿齿高大于45%；调整轴瓦紧力为0.02～0.04 ram；检查轴瓦径向间隙：.高速轴为0.12～0.15 mm；低速轴为 0.15-0.18 mm；调整高低速转子的止推轴承间隙为0.18～0.25 mm。调整密封间隙：气封为0.18-0.25 mm；油封为0.18～0.25 mm。

4.2 改造效果(1)轴瓦改造后振动最高值为 28 m，轴温也明显下降，由原来60～66℃降为 55cI以下，机组运行平稳性明显增强；(2)机组运转时间加长，检修周期也相对延长 (由原-年进行-次大修现2年以上)；(3)检修劳动强度降低，节约大笔成本投入。

5 结语通过对 CIO01A空压机机组的改造，取得了很好效果，并获得良好的经济效益，为空分装置长周期、平稳的运行提供了有力的保障。