状态监测技术在空压机上的应用

2012-10-21苏志忠戴凤涛祝雄心艾合提买江

中国设备工程 2012年9期

苏志忠，戴凤涛，祝雄心，程君，艾合提买江

（1.独山子石化公司研究院设备研究所；2.独山子石化公司乙烯厂钳工车间；3.独山子石化公司乙烯厂空分车间，新疆克拉玛依 833600）

某厂空分装置担负着全厂氧气、氮气供应，两台40 000m3/h空压机是该两套空分装置的核心设备，是公司级关键机组，配置有S8000在线监测系统。自从上了S8000在线监测系统，实施状态监测技术之后，实现了对该空压机组的预防性维修。以下通过两个成功案例来说明应用状态监测和故障诊断技术在实现预防性维修方面的情况。

一、1#空压机组的监测与维修

1.机组概况

某厂二空分1#空压机组担负着向全厂提供氧气、氮气。机组由英格索兰公司制造，为齿轮式多轴压缩机结构（图1）。该机组的一、二、三级分别设有X、Y两个方向的测点，两个测点的电涡流位移传感器与水平方向相差45°安装。一级转速12 000r/min，报警值33μm，连锁停机值38μm。二级转速16 668r/min，报警值29μm，连锁停机值34μm。三级转速22 500r/min，报警值25μm，连锁停机值30μm。

自2009年6月开机，三级的X、Y两个测点的振动值有缓慢上升趋势，尤其是2010年3月20日之后，振动值增大的速度变快。三级振动趋势图如图2所示。2009年6月8日三级X测点的振动值为6.3μm，三级Y 测点的振动值为7.6μm。2010年3月20日X测点的振动值为17.6μm，Y测点的振动值为15.1μm，而到2010年5月24日，三级X测点的最高振动值为27.2μm，而Y测点也达到了25.2μm，均已经超过报警值25μm，并且仍有上升趋势。

2.振动原因分析

图1 空压机组总貌图

图2 三级振动趋势图

为了分析该机组振动增大的原因，利用S8000在线监测系统对该机组的信号进行分析。图3所示的是2010年5月27日21：11：55与2008年8月1日22：46：07的时域波形和频谱对比图。通过对比可以看出，振动增大的主要成分是1倍频。再根据振动缓慢爬升这一特点，可以判断振动是由于转子不均匀结垢，引起转子缓变动不平衡故障引起。鉴于振动已经达到报警值，振动仍有上升趋势，所以车间决定立即进行检修，避免出现生产事故。

3.停机检修

图3 1#空压机波形频谱图

2010年5月29日空分车间对空压机进行停机检修。发现叶轮、扩压器和壳体表面积碳、水垢严重，空压机入口空气过滤器的灰尘较多。

为解决1#空压机振动故障，避免检修之后故障重复发生采取以下措施。

（1）更换三级转子。换下的转子清洗、除垢，作为备件。

（2）用蒸汽对扩压器和壳体吹扫除垢。

（3）选用质量较好、精度较高的入口过滤器筒芯，若使用国产滤芯可以在过滤器外面加无纺布进行预过滤；并对自洁式过滤器中旧的过滤筒全部更新，更换后的过滤器阻力明显下降，提高了过滤效果，保证了空压机吸气畅通。

（4）检查三级水垢来源。检查二级换热器无内漏，二级换热器下部疏水阀异常，不能正常工作排出冷凝水。于是决定拆掉疏水阀，采用皮管排放冷凝水。在之后开机运行中检查发现，二级换热器疏水皮管排水较多。

1#空压机经检修之后，振动明显下降，三级振动值大幅下降约15μm，一直保持在10～11μm。通过状态监测技术，及时掌握机组的运行状况，并准确诊断出机组的故障类型、部位、程度等。通过监测信息，合理安排检修时间、检修内容，成功解决了1#空压机振动三级振动大的故障。

二、2#空压机组的监测与运行管理

1.概况描述

2#空压机与1#空压机结构相同，2010年3月21日一级振动突然上升，X测点由13.2μm上升到21.6μm，Y测点由12.9μm上升到22.4μm，接近报警值。

2.振动原因分析

及时了解到振动突然增大的原因是当时车间发生晃电。通过S8000在线监测与分析系统对X、Y测点的信号进行晃电前后的频谱分析，频谱上主要频率为1倍、2倍、3倍频，并且3倍频最突出，频谱图如图4所示。通过频谱分析，认为3倍频的出现主要是与转子与叶轮的联接方式有关。转子与叶轮之间是通过不规则的三棱柱联接。这种联接方式，容易产生松动、摩擦，因而在频谱上出现3倍频。

图4 2#空压机波形频谱图

为了分析振动突变前后的频谱结构的变化，将2010年3月25日01：57：04与2010年3月1日10：57：04的时域波形和频谱图进行对比分析。通过对比发现振动上升的原因主要是由3倍频上升。振动突变前后频谱对比图如图4所示。3倍频上升的原因是车间突发晃电时电机突然断电，引起压缩机转子与叶轮联接部位的松动，至使振动突然上升。