單軸等溫型離心式主空壓機運維問題分析、解決和有效管理李 享 （湖南湘鋼梅塞爾氣體產品有限公司，湖南湘潭４１１１０１） ［摘 要］：分析了ＲＩＫＴ主空壓機在運行與維護中出現的一些問題，并提出解決措施，包括：啟動過程中入口徑......
（湖南湘鋼梅塞爾氣體產品有限公司，湖南湘潭４１１１０１）
［摘 要］：分析了ＲＩＫＴ主空壓機在運行與維護中出現的一些問題，并提出解決措施，包括：啟動過程中入口徑向軸承振動２８５倍倍增調整，一級葉輪１６倍基頻頻率異常分析，運行狀態監測和異常軸位移調控，內置級間冷卻器的優化改進。此外，還介紹了ＲＩＫＴ主空壓機運維中要定期進行狀態監測與分析，優化換熱器趨近溫差，油中微量水在線實時監控，年度定期維保等管理經驗。
［關鍵詞］：主空壓機；趨近溫差；冷卻器；軸位移；狀態監測
文章編號：１００６－２９７１（２０２２）０６－００４９－０５
?。遥桑耍裕保保残椭骺諌簷C，包括入口過濾器、壓縮機本體、齒輪增速箱、驅動電機、葉輪沖洗系統、潤滑油站、儀控系統等七大部分組成。
（２）單軸，四級壓縮，同步電機通過增速齒輪箱驅動壓縮機；
（３）級間共六臺（三組） 立式中間冷卻器分別安裝在轉子兩側；
（４）出口壓力０.５１ＭＰａ（Ｇ）；流量：１９８０００Ｎｍ３／ｈ；
（２）單軸，三級壓縮，同步電機通過增速齒輪箱驅動壓縮機；
（３） 級間共４臺（兩組） 立式中間冷卻器分別安裝在轉子兩側；
（４）出口壓力０.４８５ＭＰａ（Ｇ）；流量：１９８０００Ｎｍ３／ｈ；
?。遥桑耍裕保保残椭骺諌簷C的運行過程中，從未發生較大以上影響生產的設備事故，該機型總體使用情況穩定，基本形成了７年左右大修一次的慣例。當然，在此期間也遇到了一些狀況，具體情況及處理辦法如下：
２.１ 啟動過程中入口徑向軸承振動２８５倍倍增調整
２００７年５月底對第一臺ＲＩＫＴ１１２－４型主空壓機進行調試。調試開機過程中出現Ｖ１１７３４多次高振動跳機的情況，外籍調試工程師僅有啟動過程振動２倍倍增設定權限，需要抓取明確振幅值方能修改倍增數值?，F場通過本特利頻譜儀實時抓取啟動過程數據后，調試工程師將啟動過程振動倍增調整到２.８５倍。
據此經驗，后續２套ＲＩＫＴ１１２型主空壓機調試啟動過程中都進行頻譜抓取，以提高調試效率。
頻譜監測是一種廣泛應用的常規設備狀態監測手段。由于在抓取壓縮機頻譜時曾發生過停機，對于關鍵設備抓取頻譜，在設備停機檢修前進行；特殊情況下，必須經特別授權，將所有振動及軸承溫度信號后臺屏蔽后方能進行。
十幾年的振動監測結果表明，ＲＩＫＴ１１２型主空壓機總體運行穩定，振動頻譜圖未見異常。僅在２０１４年２月２１日５＃主空壓機在停機前頻譜監測中，發現一次１６倍基頻葉輪通過頻率的譜圖異常（圖２）。
（２）從頻譜來看位于一級、二級葉輪之間的入口徑向軸承暫無異常；
（３）１１７３５軸振動實際存在，為真實振動，頻譜異常點１６倍激振頻率的１６恰為一級葉輪葉片數，疑似壓縮流體通過性能異常，與導葉、葉輪流道、擴壓器流道有關；
（４）從頻譜分析來看，壓縮機能夠繼續運行，但需要密切關注軸承振動；
（５）２次采集頻譜圖形基本一致，排除前置放大器的原因；
（６）１１７３４兩次采集頻譜圖形基本一致，一倍頻呈現動不平衡特征頻譜，且振幅值小，暫可忽略，１６倍基頻出現通流異常的特征曲線，但振幅并不大；
（７）１１７３５兩次采集頻譜圖形基本一致，一倍頻呈現動不平衡特征頻譜，且振幅值小，暫可忽略，１６倍基頻出現通流異常的特征曲線，且振幅大。
由于壓縮機第一級與第二級葉輪均為１６片葉輪，因此問題分析就聚焦在了１１７３５。
（１） 當負荷（紅圈） 穩定時，１１７３４、１１７３５軸振動相對穩定（圖３）；
（２） 負荷頻繁調整，對１１７３５、１１７３４振動由影響；
（３）多年壓縮機運行經驗表明，油溫對軸振動也有影響，通常采取的措施是將油溫提高５℃左右（圖４）。
為此，相應制定了工藝調整方案、特護監測方案、異常情況下緊急搶修方案。
２０１４年１２月我們利用檢修窗口第一次對５＃主空壓機實施大修，著重對一級葉輪及導葉葉片進行著色探傷，葉片本身未發現異常。但發現葉輪與導流罩左右兩側間隙存在偏差，對此進行了相應調整。２０２１年１２月進行第二次大修前，通過對同一點的頻譜進行監測，結果顯示基頻頻率未見異常。
通常壓縮機頻譜出現１倍頻或２倍頻異常，對于類似葉輪通過頻率異常，必須引起高度重視，加強監控并制定相應預案。同時，盲目立即停機檢修并無必要，可通過其它點位頻譜來進行整體分析。
為了確保關鍵壓縮機長周期安全穩定運行，對其進行長期狀態監測是不可或缺的。
５＃主空壓機于２００７年７月投運，調試資料顯示投運時軸位移ＮＩＡＳ１１７３３Ａ為０.７３３ｍｍ。２０１２年底該點軸位移緩慢上漲至０.７７ｍｍ并持續上漲，于２０１３年６月下旬突破０.９ｍｍ，同時，止推軸承溫度接近報警值。為了延緩軸位移進一步上漲，確保安全平穩度夏，等待檢修窗口，采取如下措施：
（２）加大葉輪沖洗頻率，在高溫季節通過噴水來降低溫度。
通過上述的措施，軸位移參數顯著回落，止推軸承溫度下降，壓縮機維持運行直至大修。
針對內置級間冷卻器水分離側鋁翅片脆化嚴重的情況，在２０１４年１２月大修期間更換冷卻器時，采用了帶有紫銅翅片的新冷卻器。通過葉輪沖洗外排水的水質分析發現，由于大氣環境硫化物含量較高，導致硫酸根濃度超高，稀釋２００倍后，硫酸根含量為３４６０ｐｐｍ。初步分析大氣中硫化物是造成鋁翅片脆化的主要原因?？紤]到氣流平衡，轉子兩側冷卻器需同時更換。２０２１年１２月５＃主空壓機第二次大修時，發現２０１４年更換的冷卻器銅翅片均未發生脆化現象，僅有銅綠覆蓋。
此外，將原設計趨近溫度（冷卻器排氣溫度與冷卻水入口溫度的差值） ≤８℃，調整為≤５℃?；陂L期運行經驗，趨近溫差降低３℃，節省能耗約１％。趨近溫度在第２個７年運行周期中基本保持在６℃。上述措施為壓縮機節能降耗與穩定運行發揮了關鍵作用。
為了預防事故的產生，確保ＲＩＫＴ１１２型主空壓機長周期安全穩定運行，本節總結多年來我們在ＲＩＫＴ主空壓機運行維護方面的管理經驗。
從２０１２年開始至今，我們堅持對關鍵設備ＲＩＫＴ１１２主空壓機組定期對包括頻譜、潤滑油品質以及趨近溫差進行系統性監測并做回顧總結。這不僅能幫助我們及時發現、分析并迅速解決設備運行中出現的異常狀況，還鍛煉了工藝與設備團隊，保障空分裝置的安全穩定運行。
通過對實際運行數據的分析與經驗計算，ＲＩＫＴ１１２主空壓機冷卻器趨近溫差每降低３℃，能耗降低約１％。據此，我們加強了對壓縮機冷卻器的維護與保養。首先，做好冷卻器定期機械清洗，防止泥沙沉積結垢。其次，將主空壓機冷卻器翅片改為銅翅片，提高翅片的可靠性與換熱效率。再次，對于趨近溫差長期超過７℃并有惡化趨勢的冷卻器進行更換，以確保低能耗運行。最后，持續改善循環冷卻水水質，確保銅管內部不結垢。對于部分水走殼層冷卻器，打破“高進低出” 傳統思維，將冷卻器進水改為上進水，底部回水，以防止泥沙在回水端逐漸沉積。
２０１６年以來，我們陸續在重點壓縮機及膨脹機的油系統加裝微量水監測探頭，對潤滑油中的含水量進行實時監測。實際運行中，依據含水量數據的變化，我們及時發現幾起油冷卻器穿孔泄漏事件，避免了因油質問題引發軸承與齒輪損壞事故的發生。與此同時，該探頭也能起到監測ＲＩＫＴ機型入口氣封磨損程度的作用。這是因為入口氣封磨損過大，水汽會順著氣封泄漏至入口軸承機匣，經回油管進入油箱，從而導致潤滑油中水含量升高。這也是業內部分采用ＲＩＫＴ壓縮機的空分裝置在潤滑油油質定期分析時出現含水量異常的原因之一。
為了確保供氣穩定，我們一直堅持每年對主空壓機進行一次短時間年度維護，目的是為及時發現潛在隱患，避免非計劃停機，杜絕重大設備事故。
根據廠家說明及運行經驗，我們形成了獨具特色的主空壓機標準年度檢查維護內容：
對于氣候類似湖南湘潭地區的潮濕環境，建議選擇框架式二級過濾器（一級Ｆ６精度、二級Ｆ９精度），而不是自潔式空氣過濾器。主要目的：一是防止過濾器板結失效，增大能耗；二是，防止酸性濕空氣過多進入主空壓機內部，加速壓縮機內部銹蝕程度，并降低葉輪銹蝕脫落，造成部件損壞的風險；三是，防止壓縮機流道及葉輪因灰塵過多，結垢嚴重。
ＲＩＫＴ主空壓機前軸承機匣前后為氣封位置，隨著氣封磨損加劇，通常從入口混合氣排放口來觀察漏油或漏水狀況。然而一旦該處發現泄漏，說明氣封磨損已相當嚴重。為此，我們在前軸承機匣氣封位置新增一個排放孔，來觀察判斷泄漏狀況，早發現，早處置。
作為空分裝置的核心，ＲＩＫＴ１１２主空壓機的長期、安全、穩定連續運行對于生產運行至關重要。本文對ＲＩＫＴ主空壓機在運行與維護中出現的一些問題進行了分析并提出了解決措施，包括：啟動過程中入口徑向軸承振動２８５倍倍增調整，一級葉輪１６倍基頻頻率異常分析，運行狀態監測和異常軸位移調控，內置級間冷卻器的優化改進。另外，本文還介紹了作者在ＲＩＫＴ主空壓機運維中的管理經驗，包括：定期進行狀態監測與分析，優化換熱器趨近溫差，油中微量水在線實時監控，年度定期維保等。
［１］ 毛紹融，朱朔元，周智勇．現代空分設備技術與操作原理［Ｍ］．杭州出版社，２００５．
［２］ 童景山．流體的熱物理性質［Ｍ］．中國石化出版社，１９９６．
［３］ 楊國安．機械設備故障診斷實用技術［Ｍ］．中國石化出版社，２００７．
［４］ 沈慶根，鄭水英．設備故障診斷［Ｍ］．化學工業出版社，２００６．
［５］ 黃文虎．設備故障診斷原理、技術及應用［Ｍ］．科學出版社，１９９６
作者簡介：李享（１９８１－），男，湖南長沙，工程師，碩士研究生，２００６年至今從事空分設備與工程相關的管理工作。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｎｇ．ｌｉ＠ｍｅｓｓｅｒ．ｃｏｍ．ｃｎ
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