双螺杆压缩机故障诊断

  • 格式:pdf
  • 大小:209.06 KB
  • 文档页数:3

一52一■故障诊断 石油与化工设备 2010年第13卷 

双螺杆压缩机故障诊断 

陈青松 

(中石油东北炼化工程有限公司,辽宁沈阳110013) 

[摘要]对双螺杆压缩机的结构及压缩原理进行了简单阐述。通过对其振动特征数据的监测和采集,利用频谱图对其特征 频谱进行了细致的分析,找出振动的原因,制定了具体的检修方案。 

[关键词]双螺杆压缩机;故障诊断;频谱分析;轴心轨 

1引言 

双螺杆压缩机是我国石油化工业的主要气体 压缩设备。作为核心设备的螺杆压缩机组在工艺 

流程中占据着重要地位,运行状态的好坏直接影 

响整个压缩机组装置的安全性、可靠性及生产效 率,一旦发生故障,极有可能引起整套设备甚至 

整条生产线的瘫痪,严重影响装置的生产并带来 

巨大经济损失[1]。螺杆压缩机组运行条件苛刻:单 

机组、长周期连续运转、高压力加上与管网系统 

联合工作,而管网系统工况复杂多变。因此,经 常出现机组动不平衡、动静碰擦、喘振等故障, 

造成非计划停机,增加停产损失和维修费用。资 料表明 ,该机组在国内企业的使用过程中,都出 

现过类似的问题,造成很大损失。因此,对该压 

缩机进行试运转、投运及状态监测,及时发现和 

排除可能出现的故障,保证投产后的顺利生产, 是极其重要不可缺少的环节。 

2螺杆压缩机工作原理及概述 

2.1螺杆压缩机工作原理 

螺杆压缩机属容积型压缩机,工作原理和往 复式压缩机相同,它利用机腔内一对相互啮合的 

阴阳转子在机体内作回转运行,周期性地改变转 

子每对齿槽间的容积来完成吸入、压缩和排出三 个过程。 

图1双螺杆压缩机气体流动方向示意图 

螺杆压缩机内气体流动方向f如图I所示),吸 气口及排气口两者几乎成对角线,但实际进排气 

方位为上进上排形式。螺杆压缩机具有两个旋转 

转子(阳转子与阴转子 水平且平行地配置在气缸体 内,支于进排气座的轴承J二【3】。在阴、阳螺杆转子 

上的排气端外侧装有止推轴承,承受由吸入和排 

出压力差而产生的轴向推力。在吸入侧和排出侧 

的轴承与螺杆转子之间设有轴封装置,在轴封装 置靠近螺杆转子端充入氮气以防止轴承的润滑油 

漏入气缸和气缸内气体向外泄漏。 

阴、阳螺杆转子在吸气端外侧均设置有同步 齿轮,同步齿轮的速比与螺杆转子的速比相等。 

阴、阳螺杆转子靠轴承支撑和同步齿轮厚薄片的 调整来保证阴、阳转子之问,转子外圆与气缸体 

之间以及转子端面与气缸端面之间均保持极小 

的问隙,工作时互不接触,不会摩擦也不需要润 

滑。为了获得转子之间的问隙最小值,减小热膨 

胀对间隙的影响,气缸内腔喷入适量的凝缩油, 

以控制因压缩而升高的排气温度,使原本绝热过 

作者简介:陈青松(1952一),男,教授级高级工程师,主要 负责设备管理及故障诊断工作。

 第12期 陈青松双螺杆压缩机故障诊断 一53一 

程基本趋于等温压缩过程,并有效地提高容积效 

率和绝热效率,从而减少功耗及降低噪音 ]。 

2.2双螺杆压缩机组组成和主要设备技术参数、工 艺控制参数 

机组主要由螺杆压缩机、主电动机、工艺 气系统、冷却水系统、喷凝缩油系统、润滑油系 统、密封系统、排污系统、控制系统等组成。其 

中工艺气系统由吸气、压缩、排气系统及旁路系 

统组成,各系统配备相应的安全保护控制系统; 润滑油系统设有粗油滤器、油泵、精油滤器、油 

冷却器、油分配器。 

2.2.I主要设备技术参数 

表l主要性能指标 

表2工艺控制参数 

润滑油 凝缩油 循环冷却水 仪表空气 压力 I 温度 压力 l 温度 压力 l 温度 压力 I 温度 

0.6~0.8MPa I 38 ̄50 ̄C 0.2~o.4MPa l  ̄40 ̄C 0.4MPa l  ̄28 ̄C 0.6MPa I环境温度 

3振动故障特征、原因分析及解决措施 

3.I振动故障特征 

制氢车间螺杆压缩机组一直平稳运行,进入 

2009年以来,机组振动烈度幅值稳中有升,一直 高居不下,同时伴有异常响声,近期来还有加剧 

的趋势,监测中发现阳转子的吸气侧和排气侧的 

振动振幅都增大。振动烈度幅值(如表3所示),频 

谱特征(如图2所示),轴心轨迹图(如图3所示)。 

表3振动烈度列表 单位:mm/sec(RMS) 

\\位置 压缩机排气口侧 压缩机进气口侧 日期\\ 水平 垂直 水平 垂直 

5月l4日 . 17.16 8.5l 25.81 l7.54 

5月l1日 14.O5 8.5O 22.32 14.48 

5月O4日 13.90 8.46 20.93 12.17 

4月21日 11.62 8.86 17.87 11.O2 

3月26日 l0.7O 9.1O l7.75 11.77 

2月08日 10.89 8.56 16.97 11.41 

1月12曰 10.O2 7.8O 16.2O 1O.98 

图2振动频谱图 ' 摹| 

…i一《 ~ J 

t 

3轴心轨迹 3.2原因分析及解决措施 

从3.1振动故障特征分析可知,振动烈度幅值 

有明显加剧的趋势,频谱图中主要由转子的啮合 

频率和工频组成,根据机组实际运行状况,很明 

显,双螺杆压缩机在频谱图中能量集中于工频和 啮合频率,并有突出的峰值,轴心轨迹似椭圆型 

(如图3所示),同时并伴有多个尖点出现,表明 

阴阳转子在啮合齿面发生磨损或点蚀,同时存在 动不平衡[4】。 

产生的原因可能有: 

(I)压缩介质存在大量杂质,对面产生摩 擦; 

(2)同轴度偏差太大,造成转子在缸内窜 

动,与吸、排气端面摩擦; 

(3)止推轴承磨损或定位不好,对阴阳转子 

的支撑力不够造成不平衡,从而引起转子的移动 

产生齿面磨损。 

(下转59页)

 第1 2期 任杰今后若干年国内石化工业建设市场形势分析 一59一 

用600kg标准煤。若年供合成氨用气能达到150亿 m ,按目前每吨氨用气1 1O0 m 计,可生产合成氨 

1360万吨,与煤焦制合成氨比,可节约800万吨标 

准煤。在炼油工业方面,我国炼油企业综合能耗 

为88.7kgoe/t,国内先进水平为76.Okgoe/t,国外先 进水平为52.3kgoe/t。若炼油综合能耗达到国内先 

进水平,以年加工3亿吨原油计,全年可节能360 

万吨标油,约合514万吨标煤;按达到国外先进 水平计,全年可节能1092万吨标准油,约合1560 

万吨标煤。在乙烯工业方面,近年来我国的乙烯 

生产技术水平有了长足的进步,装置的能耗水平 

也有了较大幅度的下降。但是,我国的技术经济 

指标,尤其是能耗指标与世界先进水平差距仍较 大。目前,我国平均乙烯能耗为682kgoe/t左右, 

而国外一些发达国家,如日本、韩国乙烯能耗在 

500kgoe/t(石脑油为原料)和550kgoe/t左右(轻 柴油为原料),即便考虑到计算方法上的差别, 

差距也是非常明显的。因此,石化工业不仅要在 

调整产业结构上加大力度,还要加快采用技术上 

可行、经济上合理的实用节能工艺技术。 在规划一批技术改造项目。目前中国已是世界化 工大国,正在根据国家关于产业升级的要求进行 

产品结构调整,应当全面、合理地吸纳和利用国 

内外的自然资源、人力资源、技术资源和金融资 

源,加大利用外资力度、引进先进技术特别是高 

新技术的力度,开拓国际市场,建立、健全产品 进出口通道,迎接中国石油和化学工业发展的新 

的高潮。从事石油和化工建设项目的企业,要抓 

住机遇,充分确立企业在国内市场上的相对竞争 优势,制定适合本行业本企业实际和市场经济发 

展要求的科技优势战略、结构调整战略、企业重 

组战略、品牌营销战略,以达到在石油和化工建 

设市场上形成技术优势与市场优势,良性循环的 目的。 

◆参考文献 [1]石化产业调整和振兴规 ̄1]http://www.gov.cn/zwgk /2009-05/18/content一1317790.hma,2009-05—18. [2]石油和化学工业“十一五”发展规划纲要http://www. ecesda.com/webhtml/syxh/bwdt/200908/33 84 1.html, 2009—08—05. 4结语 

国内石化工业为满足上述三方面的需求,正收赢臼 2ol ){ 5.修回日期:2lo10.11-30 _; 

(上接53页) 

经多方会诊,决定停机解体检修。在停机 检修中发现轴封盘根石墨环有磨偏现象,轴瓦滑 

动轴承有磨偏现象,决定全部更换。啮合齿面发 

生轻度磨损。气缸内有固体颗粒进入,并粘着在 

转子上。经动平衡机检验,按螺杆转子的技术要 

求,不平衡转子误差应小于13g,而此阳转子的实 际不平衡量阳转子差16g,阴转子实际不平衡量差 

15g,存在严重的不平衡。经加重减重,使转子 达到平衡要求。同时对凝缩油换热器壳程进行清 

理,以提高换热效率,改善对介质的冷却效果。 ◆参考文献 [1]张正松等编著.旋转机械振动监测及故障诊断[M】 t京: 机械工业出版社,1991. [2]刑子文.螺杆压缩机~理论、设计及应用[M】 E京:机 械工业出版社,2003. [3]韩丽娟.螺杆压缩机组的噪音控制[JJ.流体机械,2000, 28(10):39.41. [4】岑钢.轴流式压缩机的振动故障分析【J].风机技术, 2003, (6):51.53. [5】周长城等编.机械状态监测与故障诊断技术[M].北京: 机械工业出版社,1998. 

4雍莱语 2oio-!i-o ̄ Bl瓴I llll_ 

采用状态监测与故障诊断技术,可对机组的 

拆卸与检修做到有的放矢。本次检修后一次开车 

成功,机组运行平稳,振动烈度幅值显著下降, 达到振动要求。因此,针对制氢车问螺杆压缩机 

运行过程中出现的故障原因分析是准确的,采取 

的对策是有效的,检修是成功的。