影响5CII C250M3压缩机长周期稳定运行的原因及处理

影响5CII C250M3压缩机长周期稳定运行的原因及处理

姓名：罗新伍,李强 ,王红硕,田克英

摘  要：本文针对5CIIC250M3离心式空气压缩机在工作中的设备异常振动故障，并且针对这些故障提出了处理方法，从而使压缩机长周期平稳运行，为整个装置的平稳运行提供了保证。

关键词：离心式压缩机；振动；积垢；积灰

前言：

某厂空分装置公司级关键机组选用的离心式空气压缩机为美国英格索兰公司的5CIIC250M3型离心式压缩机，其作用是将经自洁式空气过滤器过滤后的原料空气经三级压缩、二级冷却，压力升至0.51MPa（G），温度＜120℃，送至后系统，最终用于氧、氮等产品的制取及外送。若该压缩机机不能长周期稳定运行，则会导致整套空分装置频繁停工，严重影响全厂甚至公司的安全生产。

1.5CIIC250M3离心式压缩机概况：

压缩机由美国英格索兰公司制造，为整体齿轮式压缩机，三级压缩两级冷却，主动大齿轮转速为1488 rpm，一级转速为12000rpm，二级转速16000rpm，三级转速22000rpm。

该压缩机设置两台外置式换热器，用于级间降温，同时在压缩机入口处设置自洁式过滤系统一套，用于过滤原料空气中的灰尘等杂物。

2. 5CIIC250M3压缩机故障频繁：

该机组自2008年投用以来，运行稳定性差，故障频繁，多次因为机组振动高的原因造成停机检修。英格素兰厂家多次现场指导也没有具体解决方案，虽经过多次的改造，延长了运行周期，但没有完全解决根本性的问题，最长持续稳定运行时间从未超过一年，

2.1  振动异常是导致压缩机故障率高发的根本原因

通过历次故障检修可以发现：各级转子振动异常是导致压缩机故障率高发的根本原因，而通过对压缩机的解体检修，我们可以找到发现各级转子振动异常的原因是因为各级转子组件及工作流道均有不同程度的积垢积灰（见下图）。转子组件高速运转时，会产生非常大的离心力，积垢积灰破坏了转子的动平衡，导致振动加大。而在此过程中，由于振动或离心力的原因又会造成积灰结垢的局部脱落，进而使叶轮的不平衡量进一步加大，从而导致振动出现不稳定变化。

3、转子组件积灰积垢的原因分析：

转子组件上的积灰积垢是怎样产生的，这是我们要解决的根本。根据压缩机的工艺流程特点，原料空气首先会经过外置的自洁式空气过滤系统，除去空气中的灰尘及杂质，同时也会经过外置的两台级间换热器进行换热降温，因此我们必须从这两个系统的设备结构特点及工作方式上查找原因。

3.1 自洁式空气过滤系统结构特点及缺点：

        该压缩机外部设置有ZKG-1400型自洁式空气过滤系统，为压缩机提供过滤后的原料空气。该过滤系统过滤精度为≤2um,外框及洁净室材质Q245R，过滤筒一年更换两次。

        通过历次检修，在过滤精度≤2um，一年更换两次过滤筒的情况下，各级叶轮仍然有不同程度积灰、结垢（特别是一级转子积灰积垢最为严重），而过滤系统的金属外框及洁净室材质为普通钢材Q245R，存在锈蚀现象，锈渣锈灰在气流冲刷的作用下很容易带入压缩机机体内。因此可以判定该过滤系统空气过滤效果并不好，且外框及洁净室材质材质选型不正确。这就是一级转子产生积灰积垢的主要原因。

3.2 级间换热器结构特点及缺点：

压缩机级间换热器为外置管壳式换热器，对压缩机一级二级压缩后的空气进行换热降温。循环水走管程，空气走壳程。该换热器管束为铜，但换热器壳体，内部支撑钢结构及管板均为普通碳钢。我们在检修中将冷却器芯子整体抽离后，检查发现换热器壳体内壁、管板及支撑均有腐蚀现象，大量锈蚀物附着在表面，呈现出不同程度的被腐蚀情况。特别是换热器碳钢支撑框架没有涂刷防腐层，同时换热器壳程内部部分防腐层脱落，也存在腐蚀情况（如图）。（按照API672标准要求，冷却器壳体和管板可以由碳钢制造，但必须有防腐涂层）     

一二级压缩空气在经过换热器时，由于热交换原因，温度会降低，压缩空气产生冷凝水，冷凝水对换热壳体内壁及内部支撑钢结构及管板均有腐蚀作用，腐蚀生成的氧化物质、锈渣在气流的冲刷下被带到二三级缸体及转子处，这就是二三级缸体及转子产生积灰积垢的最主要的原因。

4  处理措施：

通过分析压缩机内部产生积灰积垢的来源，明白了导致压缩机各级振动异常变化的最根本的原因是压缩机入口过滤器过滤精度、级间换热器材质低于规范设计，造成系统浮锈积灰较多，导致压缩机转子动平衡被破坏，从而采取了相对应的处理措施：

4.1 由于ZKG-1400型自洁式空气过滤系统灰尘进入量超出英格索兰厂家手册要求，空气过滤效果不好，因此在2019年大修时，重新对其进行设计并升级改造。洁净室材质由Q245R升级为304不锈钢（减少了产生锈蚀的风险），过滤系统的过滤精度由≤2um提升为≤1um（提升了过滤效果）。

4.2  由于压缩机的外置式换热器壳体内壁及内部支撑钢结构及管板在设备运行中会产生严重锈蚀，但是我们无法对换热器材质进行更换。因此在2019年大修时，对换热器进行了抽芯清洗检修并对换热器内部进行了彻底除锈洗尘，同时对换热器壳体内部各钢结构采取了高温防腐措施，并将级间冷却器的定期维护纳入《关键设备定期维护检查表》中，做到定期清理维护。

4.3、针对2018年4月由于主油泵轮胎联轴器撕裂导致压缩机停机，我们也采取了系列对应的措施：每月使用频闪仪对运行中的压缩机轮胎式联轴器进行检查，检查其运行情况、胎面的完好情况、以及钢环与橡胶熔接处的变化情况，便于及时发现联轴器存在的缺陷。同时每两年一次利用窗口期定期更换轮胎联轴器。

5、结束语

       由于找到了压缩机振动异常的根本原因，同时采取了正确的处理措施，5CIIC250M3压缩机在经过2019年8月的大检修后，至今已经持续稳定运行了接近四年，创造了该机组自投用以来的最长平稳运行记录，当然在今后的实际工作中，我们仍将不断的摸索和改进，以求取得更好的运行效果。