狀態(tài)監測在空壓機上的應用

　　1前言

　　冶煉廠(chǎng)自90年代初開(kāi)始引進(jìn)加拿大(Canada)諾蘭達爐富氧熔池熔煉工藝，配套的兩套由杭州制氧機廠(chǎng)生產(chǎn)的KDON-6000/13000-X型制氧機組，向諾蘭達爐提供9000m 3 /h的高純氧，同時(shí)還能向轉爐提供氧氣。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。
　　空壓機是制氧(Oxygen)機組中最關(guān)鍵的大型設備，它為整個(gè)制氧系統生產(chǎn)提供原料空氣，它能否正常運轉(Operation)將直接制約制氧的生產(chǎn)。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。該系列空壓機是由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機廠(chǎng)制造的DH63-14型等溫壓縮機(compressor)，在大齒輪兩側各布置一組小齒輪軸，小齒輪兩端上懸臂安裝兩級葉輪，每經(jīng)過(guò)一次壓縮后氣體就送到冷去器冷卻。該空壓機配套同步電機功率3400kW，加工空氣量為31500m3 /h（標準狀況），排氣壓力0.67MPa（A）。
　　2運用狀態(tài)(status)監測（Food Monitor)控制空壓機(compressor)運行參數(parameter)
　　兩臺空壓機安裝(installation)了由南京汽輪高新技術(shù)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的振動(dòng)在線(xiàn)監測系統(system)，主要監測四級軸頸相對于軸瓦的X和Y方向的振動(dòng)位移值。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機，在其中高速旋轉的葉片使通過(guò)它的氣體加速，從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發(fā)生在旋轉葉片上，部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。同時(shí)在主控計算機上顯示空壓機各級軸承溫度，油溫，油壓，空氣(Basin air)量吸入和排氣壓力及溫度等。對整臺空壓機的運行能進(jìn)行不間斷的狀態(tài)監測。
　　由于大冶以前沒(méi)有大型(Large scale)制氧設備，缺乏必要的實(shí)踐經(jīng)驗，僅僅參照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行僵化的操作往往難以達到良好控制的目的，因此，該監測系統所提供的信息對空壓機(compressor)的正確操作出控制，起到了不可代替的作用。如開(kāi)車(chē)階段，導葉從啟動(dòng)位置（position )打開(kāi)到30以后，如果馬上對空壓機提壓，我們將看到各級振動(dòng)明顯提高(，而且很不穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))，確定其為低壓(Low pressure)喘振。故而我們改進(jìn)操作，開(kāi)車(chē)后，將導葉開(kāi)到65以上，再來(lái)升壓，如果不需要那么多氣量，再關(guān)小導葉至合適位置，從而避免開(kāi)車(chē)階段的低壓喘振。
　　作為如此大型(Large scale)的設備，我們將降低其振動(dòng)作為運行控制（control)的主要任務(wù)，從1#，2#空壓機來(lái)看1#空壓機使用32#汽輪機油，2#空壓機因某種原因則使用46#油，我們通過(guò)(tōng guò)對監測（Food Monitor)系統所獲得的1#空壓機大量動(dòng)行參數的統計分析，發(fā)現油溫控制在35#左右時(shí)，其振動(dòng)狀況最好；而對于2#空壓機我們經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐，則發(fā)現其振動(dòng)良好點(diǎn)是油溫控制在40#時(shí)，振動(dòng)比油溫在35#時(shí)能下降8%左右
　　空壓機配套電機功率（指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少）高達3400kW是我廠(chǎng)的能耗大戶(hù)，如何降低電耗(consumption)，也是我們工作(gōng zuò)的重點(diǎn)。
　　由于空壓機(compressor)能力有一定富裕，通過(guò)(tōng guò)關(guān)小進(jìn)口導葉，減少放空氣量，可以取得明顯的節能(Energy saving)效果但當導葉開(kāi)度太小時(shí)，振動(dòng)又會(huì )加大，我們通過(guò)狀態(tài)監測較好的解決了這一矛盾（事物屬性的對立)。
　　3正確判斷避免了系列DH空壓機重大設備事故
　　系列控壓機的振動(dòng)在1997至1998年6月運行過(guò)程一直良好，但在1998年7月出現了異常情況(Condition)。我們將針對級軸振動(dòng)在幾個(gè)典型時(shí)刻進(jìn)行對比。7月9日6時(shí)04分，空壓機沒(méi)有異常。
　　在7月9日7時(shí)15分，和7時(shí)23分空壓機發(fā)出瞬間異常聲響，同時(shí)級軸承溫度在這兩時(shí)有明顯的上升尖峰，溫度由55#上升到62#，在8時(shí)10分停車(chē)檢查各級軸承，只是有一些大面積接觸亮點(diǎn)，作輕微的修復以后，在7月10日20時(shí)15分再次啟動(dòng)空壓機軸承溫度58#，通過(guò)以上三個(gè)時(shí)刻的振動(dòng)情況(Condition)比較和分析，發(fā)現在異常時(shí)振動(dòng)幅度突然異常攀升，軸承溫度劇烈變化，伴隨著(zhù)尖銳的叫聲，同時(shí)在振動(dòng)步譜上表現出來(lái)的工頻尖峰來(lái)看，必然是轉子部分出現異常損壞，造成轉子動(dòng)平衡突然破壞(vandalism)。果斷決定在7月11日0時(shí)50分停止運行空壓機，當時(shí)初步認定該空壓機的異常情況可能（maybe)是轉子系統(system)的嚴重不平衡造成，級葉輪（指裝有動(dòng)葉的輪盤(pán)）有損傷。經(jīng)拆卸檢查發(fā)現，比我們預想的要嚴重得多，級葉輪蓋有兩條輻射狀的穿透裂縫，每條長(cháng)100mm以上，另在端部密封口環(huán)處還有一道裂紋。如果這個(gè)轉子繼續運行，裂紋將迅速擴展，必然會(huì )造成葉輪破碎，擊破空壓機大蓋飛出，高速轉子會(huì )突然失穩，破壞所有軸承，將導致(cause)整臺空壓機報廢，同時(shí)飛出的碎片還有可能造成重大的人員傷亡，損失將十分巨大。
　　4為Ⅱ系列空壓機(compressor)更換(replace)備件提供依據
　?、蛳盗锌諌焊咚?gāo sù)轉子，從1997年運行以來(lái)，%級軸振動(dòng)一直在較高水平(Level)上，級65m，% 56m，超出振動(dòng)允許范圍。
　　雖然振動(dòng)幅值比較大，但較穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))，振動(dòng)頻率(frequency)特征，主要在高速軸工頻200Hz左右，顯然是高速轉子的動(dòng)平衡存在較大問(wèn)題(Emerson)將高速轉子多次進(jìn)行動(dòng)平衡校驗，發(fā)現該轉子的動(dòng)不平衡的相位角極不穩定，應用雙面去重法無(wú)法找準去重位置。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。初步判定該轉子在制造上或裝配(assemble)上存在著(zhù)缺陷，由于這類(lèi)缺陷很隱蔽，必須送回制廠(chǎng)家(factory)徹底（thorough)巡查處理才能解決。為了縮短停修時(shí)間，我們重新購置了一套轉子，更換上去以后，該機組振動(dòng)明顯下降(descend)，級平均32m，%級平均28m，達到良好的運行狀況。購置一套轉子的費用十分昂貴，如果沒(méi)有充分的理論依據和現實(shí)要求，顯然是難以下決心實(shí)施(Implementation)的。