利用状态监测判断大型压缩机反转的方法

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掖术 静 率l 。 。l ， 。 j 。 t锄 强 弧譬 ≈ - 珏8鲳H利用状态监测判断大型压缩机反转的方法通用电气检测控制技术 关晓东通过对某化工公司压缩机停机过程 中发生的反转事件分析，介绍了利用GE本特利内华kSystem1软件分析转速趋势图和转轴振动轴心轨迹图联合判断压缩机发生反转的方法。该方法同样适用于安装 了键相或者转速探头、轴振探头的旋转设备。

-、 反转现象压缩机的密封、叶轮、轴承甚至增速机构在设计的时候都是按正常旋转方 向考虑的，如果压缩机的实际转向与该设计相反 ，则称为压缩机反转。

在额定工况运转时，压缩机通常不会发生反转，但是在停机过程中反转现象却时有发生。压缩机反转轻者损伤轴承，重者可能破坏干气密封，甚至导致叶轮脱落。

压缩机机组现场-般不安装反转检测装置，如果安装了键相和互相垂直的X/Y涡流探头轴振测量传感器 ，则可从其转速趋势图和轴心轨迹图中判断压缩机是否发生了反转。

二、振动的进动方向和轴心轨迹图介绍振动是有方向性的。轴承上安装有互相垂直的两个X/Y涡流探头，用于测量径向振动 ，如图1所示。图中转轴旋转方向是逆时针 ，如果振动方向是从x到Y，即振动方向是逆时针，那么振动方向和旋转方向相同，称为正进动。如果振动方向是从Y到x，则振动方向和旋转方向相反，称为反进动。在没有故障时，机组振动总是表现为正进动。

轴心轨迹图显示的是轴的中心线在油膜轴承间隙内的位置变化情况，展示了轴的中心线的运动途径 ，两个互相垂直的趋进式电涡流传感器(x/Y组态)测量转子的振动。时基图中的x和Y传感器信号表明了单个传感器所测量的振动，分别展示了x、Y传感器的信号波形。这两个时基信号结合日期 聊；祷 ”图7 PeakVue峰峰值振动趋势图次风机2A进行了抢修工作，从解体后的轴承发现该轴承保持架已严重损坏，同时内圈也已经严重剥落，且轴承滚珠也有不同程度的损伤。更换轴承后振动正常。

三、效益- 次风机是电厂锅炉重要的辅机设备 ，本次-次风机2A轴承故障的准确预判，排除了非计划的设备停车。如此严重的轴承故障如不及时排除，将会严重影响机组的经济运行，轻则造成设备停役，重则造成机组被迫停机事故。

1.设备计划抢修的经济损失- 次风机的轴承故障将会造成电量的半负荷运行状态，更换轴承的抢修时间-般为24h，此时机组负荷将在120MW状态运行。以上海320MW机组负荷率70%，全厂售电加权电价 含税)393.54/MW·h进行直接损失计算：损失电量 f320×70%-120)X242496MW损失电量费用 2 496 X 393.5498.23万元更换轴承费用 0.253万元总损失费用 98.483万元2.被迫停机抢修的经济损失外高桥发电厂曾在2005年1O月25 13发生过类似的故障，被迫停机72h，则经济损失如下：损失电量 320×70%X 7216 128MW损失电量费用 16 128×393.54634.70万元更换轴承费用0.253万元更换主轴费用 6万元总损失费用 640.953万元通过两种抢修损失的对 比，可知计划抢修的损失要小得多。

[编辑：吴建卿]2013年8月 I中国设备工程 9 专题 报道 图1 径向振动测量在-起就组成了轴-tk，轨迹图(图2)。

图2 轴心轨迹和时基图从轨迹图中的断点处 向黑色粗点看 ，其方向就是振动方向，图中用黑色箭头所指的方向就是转轴旋转方向，图中所显示的振动是 进动。

三、压缩机反转案例分析图3是某化T厂的-台丙烯压缩机组示意图，1台蒸汽轮机驱动1台离心压缩机 ，共有4个滑动轴承，每个轴承在左右45。处各安装了-个涡流径向振动传感器，在汽轮机上安装有键相传感器。从汽轮机向压缩机看 ，机组按逆时针方向旋转。

图3 丙烯压缩机组示意图振动测量和保护仪表采用GE本特利 内华达3 500系统，振动数据采集和存储系统是本特利内华达System 1k件，由于参考了很多设备管理和诊断专家的意见 ，System 1又是-款强大的资产管理平台。System 1系统可以记录振动和转速的趋势，并可显示轴心轨迹和频谱图等。

在某次机组停机时，运行人员从DCS系统中观察到机组转速下降到约234r/mjn(18：58：45)后又忽然上升至1 276r/min(18：59：02)。

当时运行人员怀疑机组发生了反转 ，但是由于停机时间很短，没有观察到实际情况。不过通过分析本特利内华10 中国设备工程 l 2013年8月达System 1中记录的历史数据和相关图谱，证实反转事件确实发生了。

首先，调用本特利内华达System 1中的转速趋势，停机过程的转速趋势如图4所示。从趋势看 ，转速先从额定转速迅速下降到约230r/min，然后有-个上升的过程，最后逐渐下降到停止不动。转速趋势图帮助证实当时确实发生了降速-升速-又降速-停止的过程。

时间图4 转速趋势图然后，分析轴心轨迹的变化情况(图5)。随着时间的推移，转速从2 974r/min下降1901r/min时2 瓦的轴心轨迹图显示出振动方向和旋转方向相同，表现为正进动。

901r/rain的轴心轨迹图a随着时间的推移，转速从下降趋势变成 了上升趋势 ，是反进动。冈6列出了转速从549r/min)L升到1 186r/min时转轴的轴心轨迹图。

549r/min l l86r/rnin图6 2 瓦的轴心轨迹图b当转速最后已经下降到100r/min以下时，振动仍然表现为反进动。在低转速时，振动-般表现为正进动，除非x厂Y传感器的在软件中设定的组态方向与实际安装位置不符合或者机组发生了严重的不对 中状况。在本例中，可以肯定X/Y传感器的配置是正确的，所以可以判断此时机组旋转方向发生了变化。

四、结论利用本特利内华达System 1中记录的转速趋势图和轴心轨迹图判断压缩机反转是-种简便 、有效的方法，适用于∞懿璃 ㈠- - l、～ l～ll ～ ---～优化监测技术 提升设备效率离心压缩机反转的原因及预防中石化股份公司天津分公司 侯振宇 刘春旺在生产中，离心压缩机停机时转子反转引起广泛关注。通过对此种情况发生的原因进行深入分析，提出了防止转子反转的措施。

1.引言裂解气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机f简称 乙烯3机”1是乙烯装置中最关键的3种离心压缩机组。压缩机-旦出现问题，不仅乙烯装置停产 ，以乙烯为原料的下游装置也都将停产 ，损失巨大。由于没有备用机，机组又必须满足安全、稳定、长周期运转的条件，对机组的要求非常高。

在新建或改扩建乙烯装置中，离心式压缩机轴端密封普遍采用干气密封。与单向旋转式干气密封相比，双向旋转干气密封端面产生的气膜刚度较孝抗干扰能力稍差 ，所以目前大部分机组的干气密封均为单向旋转式。单向旋转式干气密封在运行中严禁反转现象发生，以避免气膜建立失败、端面会越转越紧，从而使密封损坏。

2.反转原因分析离心式压缩机反转的机理是 当驱动机不输出功时，压缩机转子开始降速 ，此时由于防喘振阀的开启 ，高压侧气体通过防喘振线也向低压侧流动。压缩机转子转速在反向气流的作用下迅速下降为零 ，如果此时段问压差仍没有平衡，管路中尚存大量的高压气体，这些高压气体便会倒流使压缩机转子发生反转。

通常，为防止离心式压缩机发生喘振，要从压缩机排气口引出部分气体返到压缩机吸人口，以使压缩机运行点流量值高于最小喘振量。三缸五段式压缩机组有两条防喘振管线 ：-条是 由三段出口返回-段入 口的 三返-”线，另-条是五段出口返回四段人口的 五返四”线。系统采用流量和压力来作为控制防喘振阀开闭的参数，保持入 口流量高于喘振发生的临界值。-方面 ，当压缩机开停或负荷大幅度改变而出现喘振，防喘振系统 自动控制-部分排类似的旋转机械，比如压缩机、汽轮机、泵等。反转事件发生后，设备人员应及时采取相应的措施 ，进行必要的检查和处理，避免严重后果的发生。

[编辑：吴建卿]气返回至吸气管；另-方面，当机组跳车时，系统电磁阀将会中断去防喘振阀的控制气体，使防喘振阀完全打开，这为压缩机转子在停机时发生反向旋转创造了必要条件。

因此 ，系统防喘振阀和防喘振流量的设置与机组紧急停车后转子反转的关系重大。在现有乙烯装置 的设计中，防喘振阀的选择通常以最大转速下的喘振流量作为计算防喘振控制阀门系数的基准，腮准点对应CvN的2倍作为选择阀门的依据，同时保证阀门正常工作时的流量要保持阀门开度在50%～70%范围内，而对防止机组停车转子可能发生反转的可能并没有考虑。

3.预防反转措施f1)在压缩机各段出口管路上安装逆止阀，安装位置应尽量靠近出口法兰处，使这段管路中的气体容量减到最小，以防止机组紧急停车时储存的气体不致造成反转。

f2)根据各机组的实际情况安设放空阀、排气阀或再循环管线，在停机时可及时打开这些阀门将压缩机出口的高压气体排空 ，以减少反转机会。

f3)压缩机末段 出口增设火炬阀 、增加联锁打开功能，防止压缩机段间压差不平衡而出现反转 ，但该措施存在联锁误报的风险。

(4)对防喘振管线调节阀进行调校，检查现场实际阀位与中控开度是否-致 ，防止阀位偏差导致返回线流量不足而造成压缩机转子反转事故。

(51选择合理的防喘振管线管径尺寸。防喘振管线管径较细时，-方面导致回流气体压力平衡时间过长易引起反转，但另-方面管径细、反应时间快 ，在正常生产时调节能力强。因此需重新核算机组防喘振管线的平衡能力，对防喘振系统进行优化设计，选择合适的管道尺寸和控制阀门。

(6)采用碳石墨与碳化钨或碳化硅组合的干气密封，以减小反转对密封造成的损害。

4.反转案例某石化企业丙烯压缩机采用抽凝式透平、单缸四段压缩，轴端采用约翰·克兰串联式干气密封-工准备阶段该2013年8月 l中国设备工程 11