案例丨甲醇合成气压缩机轴振动升高分析报告

本案例由工课第17期故障诊断初阶训练营学员提供

正文 1546 字 丨 4分钟阅读

合成气压缩机2BCL454是一种多级离心式压缩机,机壳为垂直剖分结构,缸内叶轮为背靠背布置,首级叶轮公称直径为Φ450mm。

合成压缩机按一缸两段四级设计,压缩段为第一段,3级;循环段为第二段,1级。

压缩机主要由定子(机壳、隔板、密封、平衡盘密封、端盖)、转子(轴、叶轮、隔套、平衡盘、轴套、半联轴器等)及支撑轴承、推力轴承、轴端密封等组成。

压缩机与汽轮机由膜片联轴器连接,压缩机与NK50/45凝汽式汽轮机安装在共用钢底座上,整个机组采用(46#专用透平油)润滑油、控制油站供油。

合成压缩机采用的是沈阳鼓风机集团股份有限公司制造的多级高压离心压缩机,机壳为垂直剖分式。

压缩机的轴端密封采用成都一通密封有限公司生产的串连式干气密封;

机型:2BCL454多级离心式压缩机

2-离心压缩机有二段进气排气

B-机壳垂直剖分

CL-无叶扩压器

45-首级叶轮的公称直径为450mm

4-四级叶轮

配套汽轮机组为杭州汽轮机厂采用德国西门子的反动式工业汽轮机技术设计、生产制造。

汽轮机为凝汽式,双侧进汽,采用向上进汽和向下排汽的结构;

型号: NK50/45冷凝式汽轮机

NK-正常进汽参数的凝气式汽轮机

50-外缸进汽部分内半径500mm

45-排气缸转子末级根径为450mm

合成压缩机机组布置示意图如下:

关键工艺指标及连锁报警

一、事情经过

2021年2月24日20:18,甲醇合成气压缩机非驱动端轴振动201VIA1271从23.3μm突然间升高至33.4μm,201VIA1272从25.5μm瞬间升高至40.4μm。
(联锁值为二选二无延时,64μm机组报警、 89μm机组跳车)
二、压缩机运行数据分析

1. 轴振动升高前后系统重要参数列表如下
2. 合成气气体成份
3. 合成气气量
取轴振动增大时间点前后10分钟收集数据
振动增大前后新鲜气气量无变化,通过以上数据对比,排除气量波动造成轴振动增大的可能;
4. 压缩机循环量
取轴振动增大时间点前后10分钟收集数据
振动增大前后压缩机循环量无变化,通过以上数据对比,排除循环量波动造成轴振动增大的可能;
5. 油温油压
取轴振动增大时间点前后10分钟数据
振动增大前后油温油压无变化,通过以上数据对比,排除油温油压造成轴振动增大的可能;
三、结论分析

通过以上数据比对,说明气体成份、温度、压力、转速等不是导致压缩机非驱动端201VIA1271、201VIA1272轴振动的主要原因。
因压缩机转子末级叶轮(Φ530_2BCL454)是修复的损伤叶轮,初步判断有以下问题的发生:
1. 因循环段入口滤网拆除没有安装,管道异物、杂物会进入压缩机,杂物硬颗粒高速碰击,会导致转子叶轮二次破坏;
2. 循环段入口滤网强度降低或疲劳损坏,导致滤网吸入压缩机腔体导致 压缩机叶轮破坏;
3. 叶轮在返厂打磨修复的过程中,叶轮材质发生了变化,强度降低、叶轮叶片局部轻微变形、导致转子动平衡失效;
4. 压缩机附属管道原始安装有缺陷,导致管道应力集中,管道振动过大,造成压缩机振动;
5. 进压缩机之前的气体,在分离的过程中带有冷却器翅片管束微小的颗粒,叶轮在高速运行过程中,对末级叶轮进行高速冲刷磨损,可能局部叶片迎风表面形成了很薄的垢层,产生了局部载荷。
使对称的叶片在相对薄弱的顶部产生微小的裂纹,裂纹随着长周期运行慢慢的扩展扩大,导致叶片疲劳断裂失效。
因叶片经过修复后,冲击韧性可能会降低,也会加速叶片顶部裂纹疲劳断裂,导致转子动平衡失效,造成非驱动端201VIA1271、201VIA1272轴振的发生;

作者:张金臣
编辑:陆淼
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