1 概述
邯鋼動(dòng)力廠1996年建成投產(chǎn)的15000m3／h 制氧機(jī)為邯鋼的煉鋼生產(chǎn)發(fā)揮了巨大的作用。 該制氧機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對煉鋼生產(chǎn)影響很 大,?？諌簷C(jī)是制氧機(jī)配套的關(guān)鍵設(shè)備，自投產(chǎn)以來,，由于存在各方面的原因,，多次發(fā)生三、 四級軸振過高現(xiàn)象,，振動(dòng)值最高達(dá)90μm,，已 不能夠正常運(yùn)行。至今揭蓋檢修多次,，每次檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)二,、三、四級葉輪積垢嚴(yán)重,，積垢最 厚達(dá)30mm,，四級葉輪葉片根部嚴(yán)重磨損，最 大損傷量在軸向達(dá)10mm,。每一次檢修后,，其軸振動(dòng)都能大幅下降，但運(yùn)行幾個(gè)月后,，振動(dòng) 值又逐漸上升,。近幾年，對空壓機(jī)軸振動(dòng)進(jìn)行 多次分析和處理,，軸振動(dòng)已明顯好轉(zhuǎn),，由最初的運(yùn)行時(shí)間2000小時(shí)逐步提高到現(xiàn)在的8000 小時(shí)。
該空壓機(jī)為三軸四級離心式壓縮機(jī),，壓縮 機(jī)由電動(dòng)機(jī)通過齒式聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)增速器大齒輪 及兩側(cè)平行配置的兩個(gè)從動(dòng)小齒輪軸,，四個(gè)葉輪呈H型布置于兩個(gè)小齒輪軸端，機(jī)組設(shè)三 個(gè)中間冷卻器,。該機(jī)配有美國BENTLY測振系 統(tǒng),，分別對高,、低速軸8個(gè)測點(diǎn)(近似水平、垂直方向)軸振動(dòng)值進(jìn)行監(jiān)測,。該機(jī)的振動(dòng)報(bào) 警停車值
低速軸：60μm／75μm 高速軸：55μm／ 70μm
2 空壓機(jī)軸振動(dòng)及處理情況
該空壓機(jī)從1996年建成投產(chǎn)至今,，多次 發(fā)生三、四級軸振動(dòng),，報(bào)警停車,，振幅最高達(dá)90μm，被迫退出運(yùn)行進(jìn)行檢修,。從每次拆開檢查發(fā)現(xiàn)：三四級軸承磨損嚴(yán)重,；二、三,、四 級葉輪積垢嚴(yán)重,，特別是2000年5月份拆檢， 二,、四級葉輪積灰嚴(yán)重,，四級葉輪葉片迎風(fēng)面呈鋸齒形，最大損傷量軸向達(dá)10mm,，此處葉 片有蜂窩狀傷痕,。
根據(jù)檢查結(jié)果，我們先后采取的修理方法 主要是(1)對軸承進(jìn)行改造,，將現(xiàn)用的橢圓 瓦軸承改造為抗振性較好的可傾瓦塊軸承,。 (2)電機(jī)與壓縮機(jī)進(jìn)行同心度檢查和調(diào)整。 (3)用機(jī)械方法對各級葉輪除垢,，對磨損的葉 輪進(jìn)行修復(fù)并做好平衡校驗(yàn),。(4)空氣過濾器系統(tǒng)全部拆檢并對局部改進(jìn)。(5)對各級冷卻 器進(jìn)行清掃,、打壓,、試漏，對冷卻器殼體和級 間管道進(jìn)行防腐蝕處理,。經(jīng)過檢修以后的空壓機(jī)投入運(yùn)行其三,、四級軸振動(dòng)在30μm以內(nèi)， 最好的時(shí)候振幅在20μm以下,。從運(yùn)行周期上 看,，已由過去的運(yùn)行時(shí)間2000余小時(shí)提高至今8000余小時(shí)，效果明顯,。
3 原因分析
導(dǎo)致透平壓縮機(jī)振動(dòng)的原因很多,，壓縮機(jī) 設(shè)計(jì)、制造、安裝,、運(yùn)行和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)失 誤都可能引起振動(dòng),。國產(chǎn)15000m3／h 制氧機(jī)配 套DH90空壓機(jī)，在國內(nèi)空分系統(tǒng)各廠家實(shí)際 運(yùn)行中曾程度不同地出現(xiàn)過振動(dòng)超標(biāo)等各種問 題,。我們結(jié)合本廠及國內(nèi)同類型設(shè)備的有關(guān)情況,，進(jìn)行了多方面認(rèn)真分析、研究,，認(rèn)為該設(shè) 備出現(xiàn)上述問題的原因除設(shè)備設(shè)計(jì),、制造中可 能存在的某些薄弱環(huán)節(jié)外,，有以下原因,。
3．1 軸振動(dòng)
為分析三、四級軸振動(dòng)產(chǎn)生的原因,，在每 次停車檢修前,，從BENTLY接口引出信號送入 頻譜儀進(jìn)行分析。振動(dòng)能量最主要反映在 150Hz,，其余振動(dòng)能量反映在120Hz,、300Hz、 450142,、600Hz,。根據(jù)各轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速判斷： 150Hz為高速軸基頻，120Hz為低速軸基頻,， 其余為高速軸倍頻,。由于振動(dòng)能量集中在高速 軸基頻，我們分析認(rèn)為振動(dòng)超標(biāo)是高速軸動(dòng)不平衡所至,。每次拆檢,，二、三,、四級葉輪積垢 嚴(yán)重,，由于積垢不均勻脫落破壞了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平 衡。引起積灰的原因主要以下幾個(gè)方面：
1．空氣過濾效果差
壓縮機(jī)安裝現(xiàn)場位于煉鋼風(fēng)向下方,，附近 有涼水池,，使得吸入空氣灰塵、油污含量高且 濕度大,。從目前使用情況看,，所使用脈沖袋式空氣過濾器效果不甚理想，造成葉輪積灰嚴(yán) 重,，壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中,，積在葉輪上灰塵或其他 氧化物會(huì)不均勻脫落，使轉(zhuǎn)子平衡被破壞，造成機(jī)組振動(dòng)增大,，這是引起振動(dòng)的主要原因,。
2．中間冷卻器及級間管銹蝕
空氣中間冷卻器及級間管材質(zhì)為普通碳 鋼，空氣中帶腐蝕性成份的冷凝水對冷卻器外 殼內(nèi)壁及管道腐蝕嚴(yán)重,，若腐蝕生成的物質(zhì)沖 刷葉輪或附著在葉輪上,，就可能造成轉(zhuǎn)子平衡 破壞，振動(dòng)加劇
3．2 四級葉輪損傷
該空壓機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備,，對空氣中夾帶 的機(jī)械物質(zhì)較敏感,，一旦出現(xiàn)損傷發(fā)展也快。 初步分析葉輪的損傷是機(jī)械物質(zhì)沖擊造成,。機(jī) 械物質(zhì)來源主要有：
1．中間冷卻器析出的冷凝水
中間冷卻器的排水方式不當(dāng)或不及時(shí),，將 會(huì)造成冷凝水積集，積水在冷卻器內(nèi)增多后容 易被氣流夾帶對葉輪產(chǎn)生沖擊,。!/Rn
2．中間冷卻器及級間管內(nèi)腐蝕生成物
由于部分級間管道的材質(zhì)是普碳鋼,，在冷 凝水和空氣中有害成份的浸潤下銹蝕嚴(yán)重，出 現(xiàn)銹皮脫落,。作防腐處理前,，冷卻器簡體和級 間管有大量鐵銹，這些物質(zhì)隨氣流對高速旋轉(zhuǎn) 的四級葉輪造成較為嚴(yán)重沖擊
4 治療措施
4．1 改進(jìn)軸承
選用抗振性好的軸承,，本機(jī)最初采用的是 橢圓瓦軸承,，我們決定采用抗振性好的可傾瓦軸承。1997年8月,，利用一次停車機(jī)會(huì),，對 軸承進(jìn)行改造?？蓛A瓦軸承由5個(gè)活動(dòng)瓦塊組 成,，瓦塊傾斜度可隨軸頸位置不同而自動(dòng)調(diào)整。改造后,，運(yùn)轉(zhuǎn)周期提高近一倍,。根據(jù)歷次 的檢修記錄和運(yùn)行效果發(fā)現(xiàn)：在軸瓦裝配時(shí)軸 瓦與軸頸的間隙控制在(1．2／1000—1．5／1000) D．過盈量O．03~O．05mm。由于可傾瓦的一組 5個(gè)瓦塊是一次加工成型的,，在軸瓦更換時(shí)應(yīng) 當(dāng)5個(gè)瓦塊同時(shí)更換,，避免只更換單個(gè)瓦塊。
4．2 改造空氣吸入系統(tǒng)7/R
1．針對過濾器過濾效果差,，對排灰閥和 內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,，將原來閘板排灰閥改為蝶 型旋轉(zhuǎn)閥，使積灰容易排出,，對內(nèi)部流道進(jìn)行 改造,，便于氣體與灰塵分離，減少吸人空氣灰 塵量。
2．對進(jìn)氣管道,、級間管道和冷卻器外殼 及內(nèi)部進(jìn)行徹底除銹,，并進(jìn)行防腐處理，避免 了氧化物對葉輪沖擊,。
3．空氣過濾器附近有一露天換熱水池,， 使吸人空氣濕度增大，使空氣過濾器堵塞,，葉 輪積灰嚴(yán)重,。1999年將水池移開，根據(jù)近一 年觀察,，對降低振動(dòng)效果明顯,。
4．3 四級葉輪損傷處理
用風(fēng)動(dòng)砂輪對葉片進(jìn)行修磨，將迎風(fēng)面修 磨光滑,，著色探傷檢查修磨后的葉片,。并對轉(zhuǎn) 子做動(dòng)平衡,，至今已修復(fù)兩次,，修復(fù)投運(yùn)后各項(xiàng)指標(biāo)正常。根據(jù)造成葉輪損傷原因,，對中間 冷卻器進(jìn)行防腐處理,。要求運(yùn)行崗位加強(qiáng)巡 檢，定期排放冷凝水,，避免氣流夾帶的冷凝水 對葉輪產(chǎn)生沖擊,。
5 結(jié)束語
采取以上治理措施后，運(yùn)行結(jié)果表明,，空 壓機(jī)運(yùn)行周期已由過去的3個(gè)月延長到現(xiàn)在的 一年多,，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，確保了公司 生產(chǎn)的需要,。
邯鋼動(dòng)力廠1996年建成投產(chǎn)的15000m3／h 制氧機(jī)為邯鋼的煉鋼生產(chǎn)發(fā)揮了巨大的作用。 該制氧機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對煉鋼生產(chǎn)影響很 大,?？諌簷C(jī)是制氧機(jī)配套的關(guān)鍵設(shè)備，自投產(chǎn)以來,，由于存在各方面的原因,，多次發(fā)生三、 四級軸振過高現(xiàn)象,，振動(dòng)值最高達(dá)90μm,，已 不能夠正常運(yùn)行。至今揭蓋檢修多次,，每次檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)二,、三、四級葉輪積垢嚴(yán)重,，積垢最 厚達(dá)30mm,，四級葉輪葉片根部嚴(yán)重磨損，最 大損傷量在軸向達(dá)10mm,。每一次檢修后,，其軸振動(dòng)都能大幅下降，但運(yùn)行幾個(gè)月后,，振動(dòng) 值又逐漸上升,。近幾年，對空壓機(jī)軸振動(dòng)進(jìn)行 多次分析和處理,，軸振動(dòng)已明顯好轉(zhuǎn),，由最初的運(yùn)行時(shí)間2000小時(shí)逐步提高到現(xiàn)在的8000 小時(shí)。
該空壓機(jī)為三軸四級離心式壓縮機(jī),，壓縮 機(jī)由電動(dòng)機(jī)通過齒式聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)增速器大齒輪 及兩側(cè)平行配置的兩個(gè)從動(dòng)小齒輪軸,，四個(gè)葉輪呈H型布置于兩個(gè)小齒輪軸端，機(jī)組設(shè)三 個(gè)中間冷卻器,。該機(jī)配有美國BENTLY測振系 統(tǒng),，分別對高,、低速軸8個(gè)測點(diǎn)(近似水平、垂直方向)軸振動(dòng)值進(jìn)行監(jiān)測,。該機(jī)的振動(dòng)報(bào) 警停車值
低速軸：60μm／75μm 高速軸：55μm／ 70μm
2 空壓機(jī)軸振動(dòng)及處理情況
該空壓機(jī)從1996年建成投產(chǎn)至今,，多次 發(fā)生三、四級軸振動(dòng),，報(bào)警停車,，振幅最高達(dá)90μm，被迫退出運(yùn)行進(jìn)行檢修,。從每次拆開檢查發(fā)現(xiàn)：三四級軸承磨損嚴(yán)重,；二、三,、四 級葉輪積垢嚴(yán)重,，特別是2000年5月份拆檢， 二,、四級葉輪積灰嚴(yán)重,，四級葉輪葉片迎風(fēng)面呈鋸齒形，最大損傷量軸向達(dá)10mm,，此處葉 片有蜂窩狀傷痕,。
根據(jù)檢查結(jié)果，我們先后采取的修理方法 主要是(1)對軸承進(jìn)行改造,，將現(xiàn)用的橢圓 瓦軸承改造為抗振性較好的可傾瓦塊軸承,。 (2)電機(jī)與壓縮機(jī)進(jìn)行同心度檢查和調(diào)整。 (3)用機(jī)械方法對各級葉輪除垢,，對磨損的葉 輪進(jìn)行修復(fù)并做好平衡校驗(yàn),。(4)空氣過濾器系統(tǒng)全部拆檢并對局部改進(jìn)。(5)對各級冷卻 器進(jìn)行清掃,、打壓,、試漏，對冷卻器殼體和級 間管道進(jìn)行防腐蝕處理,。經(jīng)過檢修以后的空壓機(jī)投入運(yùn)行其三,、四級軸振動(dòng)在30μm以內(nèi)， 最好的時(shí)候振幅在20μm以下,。從運(yùn)行周期上 看,，已由過去的運(yùn)行時(shí)間2000余小時(shí)提高至今8000余小時(shí)，效果明顯,。
3 原因分析
導(dǎo)致透平壓縮機(jī)振動(dòng)的原因很多,，壓縮機(jī) 設(shè)計(jì)、制造、安裝,、運(yùn)行和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)失 誤都可能引起振動(dòng),。國產(chǎn)15000m3／h 制氧機(jī)配 套DH90空壓機(jī)，在國內(nèi)空分系統(tǒng)各廠家實(shí)際 運(yùn)行中曾程度不同地出現(xiàn)過振動(dòng)超標(biāo)等各種問 題,。我們結(jié)合本廠及國內(nèi)同類型設(shè)備的有關(guān)情況,，進(jìn)行了多方面認(rèn)真分析、研究,，認(rèn)為該設(shè) 備出現(xiàn)上述問題的原因除設(shè)備設(shè)計(jì),、制造中可 能存在的某些薄弱環(huán)節(jié)外,，有以下原因,。
3．1 軸振動(dòng)
為分析三、四級軸振動(dòng)產(chǎn)生的原因,，在每 次停車檢修前,，從BENTLY接口引出信號送入 頻譜儀進(jìn)行分析。振動(dòng)能量最主要反映在 150Hz,，其余振動(dòng)能量反映在120Hz,、300Hz、 450142,、600Hz,。根據(jù)各轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速判斷： 150Hz為高速軸基頻，120Hz為低速軸基頻,， 其余為高速軸倍頻,。由于振動(dòng)能量集中在高速 軸基頻，我們分析認(rèn)為振動(dòng)超標(biāo)是高速軸動(dòng)不平衡所至,。每次拆檢,，二、三,、四級葉輪積垢 嚴(yán)重,，由于積垢不均勻脫落破壞了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平 衡。引起積灰的原因主要以下幾個(gè)方面：
1．空氣過濾效果差
壓縮機(jī)安裝現(xiàn)場位于煉鋼風(fēng)向下方,，附近 有涼水池,，使得吸入空氣灰塵、油污含量高且 濕度大,。從目前使用情況看,，所使用脈沖袋式空氣過濾器效果不甚理想，造成葉輪積灰嚴(yán) 重,，壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中,，積在葉輪上灰塵或其他 氧化物會(huì)不均勻脫落，使轉(zhuǎn)子平衡被破壞，造成機(jī)組振動(dòng)增大,，這是引起振動(dòng)的主要原因,。
2．中間冷卻器及級間管銹蝕
空氣中間冷卻器及級間管材質(zhì)為普通碳 鋼，空氣中帶腐蝕性成份的冷凝水對冷卻器外 殼內(nèi)壁及管道腐蝕嚴(yán)重,，若腐蝕生成的物質(zhì)沖 刷葉輪或附著在葉輪上,，就可能造成轉(zhuǎn)子平衡 破壞，振動(dòng)加劇
3．2 四級葉輪損傷
該空壓機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備,，對空氣中夾帶 的機(jī)械物質(zhì)較敏感,，一旦出現(xiàn)損傷發(fā)展也快。 初步分析葉輪的損傷是機(jī)械物質(zhì)沖擊造成,。機(jī) 械物質(zhì)來源主要有：
1．中間冷卻器析出的冷凝水
中間冷卻器的排水方式不當(dāng)或不及時(shí),，將 會(huì)造成冷凝水積集，積水在冷卻器內(nèi)增多后容 易被氣流夾帶對葉輪產(chǎn)生沖擊,。!/Rn
2．中間冷卻器及級間管內(nèi)腐蝕生成物
由于部分級間管道的材質(zhì)是普碳鋼,，在冷 凝水和空氣中有害成份的浸潤下銹蝕嚴(yán)重，出 現(xiàn)銹皮脫落,。作防腐處理前,，冷卻器簡體和級 間管有大量鐵銹，這些物質(zhì)隨氣流對高速旋轉(zhuǎn) 的四級葉輪造成較為嚴(yán)重沖擊
4 治療措施
4．1 改進(jìn)軸承
選用抗振性好的軸承,，本機(jī)最初采用的是 橢圓瓦軸承,，我們決定采用抗振性好的可傾瓦軸承。1997年8月,，利用一次停車機(jī)會(huì),，對 軸承進(jìn)行改造?？蓛A瓦軸承由5個(gè)活動(dòng)瓦塊組 成,，瓦塊傾斜度可隨軸頸位置不同而自動(dòng)調(diào)整。改造后,，運(yùn)轉(zhuǎn)周期提高近一倍,。根據(jù)歷次 的檢修記錄和運(yùn)行效果發(fā)現(xiàn)：在軸瓦裝配時(shí)軸 瓦與軸頸的間隙控制在(1．2／1000—1．5／1000) D．過盈量O．03~O．05mm。由于可傾瓦的一組 5個(gè)瓦塊是一次加工成型的,，在軸瓦更換時(shí)應(yīng) 當(dāng)5個(gè)瓦塊同時(shí)更換,，避免只更換單個(gè)瓦塊。
4．2 改造空氣吸入系統(tǒng)7/R
1．針對過濾器過濾效果差,，對排灰閥和 內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,，將原來閘板排灰閥改為蝶 型旋轉(zhuǎn)閥，使積灰容易排出,，對內(nèi)部流道進(jìn)行 改造,，便于氣體與灰塵分離，減少吸人空氣灰 塵量。
2．對進(jìn)氣管道,、級間管道和冷卻器外殼 及內(nèi)部進(jìn)行徹底除銹,，并進(jìn)行防腐處理，避免 了氧化物對葉輪沖擊,。
3．空氣過濾器附近有一露天換熱水池,， 使吸人空氣濕度增大，使空氣過濾器堵塞,，葉 輪積灰嚴(yán)重,。1999年將水池移開，根據(jù)近一 年觀察,，對降低振動(dòng)效果明顯,。
4．3 四級葉輪損傷處理
用風(fēng)動(dòng)砂輪對葉片進(jìn)行修磨，將迎風(fēng)面修 磨光滑,，著色探傷檢查修磨后的葉片,。并對轉(zhuǎn) 子做動(dòng)平衡,，至今已修復(fù)兩次,，修復(fù)投運(yùn)后各項(xiàng)指標(biāo)正常。根據(jù)造成葉輪損傷原因,，對中間 冷卻器進(jìn)行防腐處理,。要求運(yùn)行崗位加強(qiáng)巡 檢，定期排放冷凝水,，避免氣流夾帶的冷凝水 對葉輪產(chǎn)生沖擊,。
5 結(jié)束語
采取以上治理措施后，運(yùn)行結(jié)果表明,，空 壓機(jī)運(yùn)行周期已由過去的3個(gè)月延長到現(xiàn)在的 一年多,，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，確保了公司 生產(chǎn)的需要,。
