单轴等温型离心式主空压机运维问题分析、解决和有效管理李 享 （湖南湘钢梅塞尔气体产品有限公司，湖南湘潭４１１１０１） ［摘 要］：分析了ＲＩＫＴ主空压机在运行与维护中出现的一些问题，并提出解决措施，包括：启动过程中入口径......
（湖南湘钢梅塞尔气体产品有限公司，湖南湘潭４１１１０１）
［摘 要］：分析了ＲＩＫＴ主空压机在运行与维护中出现的一些问题，并提出解决措施，包括：启动过程中入口径向轴承振动２８５倍倍增调整，一级叶轮１６倍基频频率异常分析，运行状态监测和异常轴位移调控，内置级间冷却器的优化改进。此外，还介绍了ＲＩＫＴ主空压机运维中要定期进行状态监测与分析，优化换热器趋近温差，油中微量水在线实时监控，年度定期维保等管理经验。
［关键词］：主空压机；趋近温差；冷却器；轴位移；状态监测
文章编号：１００６－２９７１（２０２２）０６－００４９－０５
ＲＩＫＴ１１２型主空压机，包括入口过滤器、压缩机本体、齿轮增速箱、驱动电机、叶轮冲洗系统、润滑油站、仪控系统等七大部分组成。
（２）单轴，四级压缩，同步电机通过增速齿轮箱驱动压缩机；
（３）级间共六台（三组） 立式中间冷却器分别安装在转子两侧；
（４）出口压力０.５１ＭＰａ（Ｇ）；流量：１９８０００Ｎｍ３／ｈ；
（２）单轴，三级压缩，同步电机通过增速齿轮箱驱动压缩机；
（３） 级间共４台（两组） 立式中间冷却器分别安装在转子两侧；
（４）出口压力０.４８５ＭＰａ（Ｇ）；流量：１９８０００Ｎｍ３／ｈ；
ＲＩＫＴ１１２型主空压机的运行过程中，从未发生较大以上影响生产的设备事故，该机型总体使用情况稳定，基本形成了７年左右大修一次的惯例。当然，在此期间也遇到了一些状况，具体情况及处理办法如下：
２.１ 启动过程中入口径向轴承振动２８５倍倍增调整
２００７年５月底对第一台ＲＩＫＴ１１２－４型主空压机进行调试。调试开机过程中出现Ｖ１１７３４多次高振动跳机的情况，外籍调试工程师仅有启动过程振动２倍倍增设定权限，需要抓取明确振幅值方能修改倍增数值。现场通过本特利频谱仪实时抓取启动过程数据后，调试工程师将启动过程振动倍增调整到２.８５倍。
据此经验，后续２套ＲＩＫＴ１１２型主空压机调试启动过程中都进行频谱抓取，以提高调试效率。
频谱监测是一种广泛应用的常规设备状态监测手段。由于在抓取压缩机频谱时曾发生过停机，对于关键设备抓取频谱，在设备停机检修前进行；特殊情况下，必须经特别授权，将所有振动及轴承温度信号后台屏蔽后方能进行。
十几年的振动监测结果表明，ＲＩＫＴ１１２型主空压机总体运行稳定，振动频谱图未见异常。仅在２０１４年２月２１日５＃主空压机在停机前频谱监测中，发现一次１６倍基频叶轮通过频率的谱图异常（图２）。
（２）从频谱来看位于一级、二级叶轮之间的入口径向轴承暂无异常；
（３）１１７３５轴振动实际存在，为真实振动，频谱异常点１６倍激振频率的１６恰为一级叶轮叶片数，疑似压缩流体通过性能异常，与导叶、叶轮流道、扩压器流道有关；
（４）从频谱分析来看，压缩机能够继续运行，但需要密切关注轴承振动；
（５）２次采集频谱图形基本一致，排除前置放大器的原因；
（６）１１７３４两次采集频谱图形基本一致，一倍频呈现动不平衡特征频谱，且振幅值小，暂可忽略，１６倍基频出现通流异常的特征曲线，但振幅并不大；
（７）１１７３５两次采集频谱图形基本一致，一倍频呈现动不平衡特征频谱，且振幅值小，暂可忽略，１６倍基频出现通流异常的特征曲线，且振幅大。
由于压缩机第一级与第二级叶轮均为１６片叶轮，因此问题分析就聚焦在了１１７３５。
（１） 当负荷（红圈） 稳定时，１１７３４、１１７３５轴振动相对稳定（图３）；
（２） 负荷频繁调整，对１１７３５、１１７３４振动由影响；
（３）多年压缩机运行经验表明，油温对轴振动也有影响，通常采取的措施是将油温提高５℃左右（图４）。
为此，相应制定了工艺调整方案、特护监测方案、异常情况下紧急抢修方案。
２０１４年１２月我们利用检修窗口第一次对５＃主空压机实施大修，着重对一级叶轮及导叶叶片进行着色探伤，叶片本身未发现异常。但发现叶轮与导流罩左右两侧间隙存在偏差，对此进行了相应调整。２０２１年１２月进行第二次大修前，通过对同一点的频谱进行监测，结果显示基频频率未见异常。
通常压缩机频谱出现１倍频或２倍频异常，对于类似叶轮通过频率异常，必须引起高度重视，加强监控并制定相应预案。同时，盲目立即停机检修并无必要，可通过其它点位频谱来进行整体分析。
为了确保关键压缩机长周期安全稳定运行，对其进行长期状态监测是不可或缺的。
５＃主空压机于２００７年７月投运，调试资料显示投运时轴位移ＮＩＡＳ１１７３３Ａ为０.７３３ｍｍ。２０１２年底该点轴位移缓慢上涨至０.７７ｍｍ并持续上涨，于２０１３年６月下旬突破０.９ｍｍ，同时，止推轴承温度接近报警值。为了延缓轴位移进一步上涨，确保安全平稳度夏，等待检修窗口，采取如下措施：
（２）加大叶轮冲洗频率，在高温季节通过喷水来降低温度。
通过上述的措施，轴位移参数显著回落，止推轴承温度下降，压缩机维持运行直至大修。
针对内置级间冷却器水分离侧铝翅片脆化严重的情况，在２０１４年１２月大修期间更换冷却器时，采用了带有紫铜翅片的新冷却器。通过叶轮冲洗外排水的水质分析发现，由于大气环境硫化物含量较高，导致硫酸根浓度超高，稀释２００倍后，硫酸根含量为３４６０ｐｐｍ。初步分析大气中硫化物是造成铝翅片脆化的主要原因。考虑到气流平衡，转子两侧冷却器需同时更换。２０２１年１２月５＃主空压机第二次大修时，发现２０１４年更换的冷却器铜翅片均未发生脆化现象，仅有铜绿覆盖。
此外，将原设计趋近温度（冷却器排气温度与冷却水入口温度的差值） ≤８℃，调整为≤５℃。基于长期运行经验，趋近温差降低３℃，节省能耗约１％。趋近温度在第２个７年运行周期中基本保持在６℃。上述措施为压缩机节能降耗与稳定运行发挥了关键作用。
为了预防事故的产生，确保ＲＩＫＴ１１２型主空压机长周期安全稳定运行，本节总结多年来我们在ＲＩＫＴ主空压机运行维护方面的管理经验。
从２０１２年开始至今，我们坚持对关键设备ＲＩＫＴ１１２主空压机组定期对包括频谱、润滑油品质以及趋近温差进行系统性监测并做回顾总结。这不仅能帮助我们及时发现、分析并迅速解决设备运行中出现的异常状况，还锻炼了工艺与设备团队，保障空分装置的安全稳定运行。
通过对实际运行数据的分析与经验计算，ＲＩＫＴ１１２主空压机冷却器趋近温差每降低３℃，能耗降低约１％。据此，我们加强了对压缩机冷却器的维护与保养。首先，做好冷却器定期机械清洗，防止泥沙沉积结垢。其次，将主空压机冷却器翅片改为铜翅片，提高翅片的可靠性与换热效率。再次，对于趋近温差长期超过７℃并有恶化趋势的冷却器进行更换，以确保低能耗运行。最后，持续改善循环冷却水水质，确保铜管内部不结垢。对于部分水走壳层冷却器，打破“高进低出” 传统思维，将冷却器进水改为上进水，底部回水，以防止泥沙在回水端逐渐沉积。
２０１６年以来，我们陆续在重点压缩机及膨胀机的油系统加装微量水监测探头，对润滑油中的含水量进行实时监测。实际运行中，依据含水量数据的变化，我们及时发现几起油冷却器穿孔泄漏事件，避免了因油质问题引发轴承与齿轮损坏事故的发生。与此同时，该探头也能起到监测ＲＩＫＴ机型入口气封磨损程度的作用。这是因为入口气封磨损过大，水汽会顺着气封泄漏至入口轴承机匣，经回油管进入油箱，从而导致润滑油中水含量升高。这也是业内部分采用ＲＩＫＴ压缩机的空分装置在润滑油油质定期分析时出现含水量异常的原因之一。
为了确保供气稳定，我们一直坚持每年对主空压机进行一次短时间年度维护，目的是为及时发现潜在隐患，避免非计划停机，杜绝重大设备事故。
根据厂家说明及运行经验，我们形成了独具特色的主空压机标准年度检查维护内容：
对于气候类似湖南湘潭地区的潮湿环境，建议选择框架式二级过滤器（一级Ｆ６精度、二级Ｆ９精度），而不是自洁式空气过滤器。主要目的：一是防止过滤器板结失效，增大能耗；二是，防止酸性湿空气过多进入主空压机内部，加速压缩机内部锈蚀程度，并降低叶轮锈蚀脱落，造成部件损坏的风险；三是，防止压缩机流道及叶轮因灰尘过多，结垢严重。
ＲＩＫＴ主空压机前轴承机匣前后为气封位置，随着气封磨损加剧，通常从入口混合气排放口来观察漏油或漏水状况。然而一旦该处发现泄漏，说明气封磨损已相当严重。为此，我们在前轴承机匣气封位置新增一个排放孔，来观察判断泄漏状况，早发现，早处置。
作为空分装置的核心，ＲＩＫＴ１１２主空压机的长期、安全、稳定连续运行对于生产运行至关重要。本文对ＲＩＫＴ主空压机在运行与维护中出现的一些问题进行了分析并提出了解决措施，包括：启动过程中入口径向轴承振动２８５倍倍增调整，一级叶轮１６倍基频频率异常分析，运行状态监测和异常轴位移调控，内置级间冷却器的优化改进。另外，本文还介绍了作者在ＲＩＫＴ主空压机运维中的管理经验，包括：定期进行状态监测与分析，优化换热器趋近温差，油中微量水在线实时监控，年度定期维保等。
［１］ 毛绍融，朱朔元，周智勇．现代空分设备技术与操作原理［Ｍ］．杭州出版社，２００５．
［２］ 童景山．流体的热物理性质［Ｍ］．中国石化出版社，１９９６．
［３］ 杨国安．机械设备故障诊断实用技术［Ｍ］．中国石化出版社，２００７．
［４］ 沈庆根，郑水英．设备故障诊断［Ｍ］．化学工业出版社，２００６．
［５］ 黄文虎．设备故障诊断原理、技术及应用［Ｍ］．科学出版社，１９９６
作者简介：李享（１９８１－），男，湖南长沙，工程师，硕士研究生，２００６年至今从事空分设备与工程相关的管理工作。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｎｇ．ｌｉ＠ｍｅｓｓｅｒ．ｃｏｍ．ｃｎ
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