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大型离心空压机是电力、石化、冶金和制药等企业的关键动力设备, 其运行的安全、可靠在生产工艺中显得非常重要。而旋转机械设备的轴向力、轴振动和轴位移等是反映机组运行工况、进行故障诊断的状态参数, 特别是对于止推轴承烧毁和断轴这类故障而言, 分析轴向力数据比分析轴振动和轴位移数据更为直接、有效。为了确保空压机组安全运行, 防止轴向力过大而引发重大故障, 某钢厂在DA1480/ 016 型离心空
压机上建立了轴向力在线监测系统, 把轴向力这一参数作为在线显示、超限报警和联锁停车的重要指标, 并将其控制在一个合适的范围内。另外, 分析动态轴向力信号, 还可以发现空压机存在的诸如气流冲击、喘振等其他一些故障。
1 轴向力在线监测系统的功能
(1) 动态实时显示轴向力单个测点的数值或平均值;
(2) 可以设置历史数据时间间隔, 当前时间、日期及报警上限值;
(3) 可以选择打印瞬时数据或历史数据及对应
的测量时间;
(4) 内部时钟自动记录轴向力对应的测量时间, 特别是超限值对应的时间;
(5) 超限值记忆功能, 一旦空压机组发生超限情况, DCS 控制系统上声光报警系统一直发出声光报警信号, 当恢复正常状态时声报警信号自动消除, 而光报警信号一直存在且记忆, 直到人为消除。
2 轴向力在线监测在空压机试车中的应用DA1480/ 016 型空压机启动后, 发出刺耳的尖叫声, 并出现喘振现象, 四级排气压力上升至016MPa , 安全阀起跳; 轴向力波动很大, 且有逐级增大趋势(如图1 所示) ; 声光报警系统启动。
图1 空压机启动后轴向力变化趋势
分析后认为是空压机后管路不通导致轴向力波动大。检查空压机后管路, 发现排气电动阀正常, 防喘振阀动作也正常, 而消声器进口保护板在安装时没有去掉。
重新启动空压机, 进口导叶从5 %开至60 % ,用时6 秒; 轴向力从419 ×104N (015tf) 上升至约714 ×105N (716tf ) 后基本稳定, 用时约10 秒;轴向力声光报警启动, 关闭空压机后电动阀并加压, 四级排气压力从01055MPa 上升至012MPa ,轴向力降至419 ×105～512 ×105N (5～513tf ) , 声报警信号自动消除, 人为消除光报警信号(如图2所示) 。
关闭空压机后电动阀, 继续加压, 四级排气压力上升至013MPa , 空压机轴振动极不稳定, 振动值逐级上升直至联锁停车, 造成转子动平衡破坏,轴向力也有上升趋势(如图3 所示) 。
空压机运转工况不稳定的原因: 新制造的转子焊接应力在短时间内不能彻底消除, 有一定的残余
图2 故障消除后重新启动空压机时的轴向力变化趋势
图3 四级排气压力上升至013MPa 后空压机轴向力变化趋势应力, 并会造成残余应变。80 %以上的残余应力应该在轻负荷或无负荷运转的情况下消除, 待振动曲线及轴向力信号趋于平稳时才能加压。转子重新做动平衡, 安装好后空压机再次开车, 将空压机四级排气压力提高至012MPa , 运行12 小时后轴向力及轴振动平稳; 然后将空压机四级排气压力逐渐提高至0152MPa , 空压机运行稳定。经过24 小时运转, 各项参数正常。
3 结束语
大型离心空压机引入轴向力在线监测系统, 在试车及运行中能有效监测空压机的运行工况。轴向力的稳定标志着空压机运行的稳定, 轴向力不断变化, 说明空压机在运行中出现了诸如气流冲击、喘振、位移变化、叶轮变形、叶轮撕裂、轴瓦烧毁和振裂等故障, 应及时停车并进行调整和修复。
压机上建立了轴向力在线监测系统, 把轴向力这一参数作为在线显示、超限报警和联锁停车的重要指标, 并将其控制在一个合适的范围内。另外, 分析动态轴向力信号, 还可以发现空压机存在的诸如气流冲击、喘振等其他一些故障。
1 轴向力在线监测系统的功能
(1) 动态实时显示轴向力单个测点的数值或平均值;
(2) 可以设置历史数据时间间隔, 当前时间、日期及报警上限值;
(3) 可以选择打印瞬时数据或历史数据及对应
的测量时间;
(4) 内部时钟自动记录轴向力对应的测量时间, 特别是超限值对应的时间;
(5) 超限值记忆功能, 一旦空压机组发生超限情况, DCS 控制系统上声光报警系统一直发出声光报警信号, 当恢复正常状态时声报警信号自动消除, 而光报警信号一直存在且记忆, 直到人为消除。
2 轴向力在线监测在空压机试车中的应用DA1480/ 016 型空压机启动后, 发出刺耳的尖叫声, 并出现喘振现象, 四级排气压力上升至016MPa , 安全阀起跳; 轴向力波动很大, 且有逐级增大趋势(如图1 所示) ; 声光报警系统启动。
图1 空压机启动后轴向力变化趋势
分析后认为是空压机后管路不通导致轴向力波动大。检查空压机后管路, 发现排气电动阀正常, 防喘振阀动作也正常, 而消声器进口保护板在安装时没有去掉。
重新启动空压机, 进口导叶从5 %开至60 % ,用时6 秒; 轴向力从419 ×104N (015tf) 上升至约714 ×105N (716tf ) 后基本稳定, 用时约10 秒;轴向力声光报警启动, 关闭空压机后电动阀并加压, 四级排气压力从01055MPa 上升至012MPa ,轴向力降至419 ×105～512 ×105N (5～513tf ) , 声报警信号自动消除, 人为消除光报警信号(如图2所示) 。
关闭空压机后电动阀, 继续加压, 四级排气压力上升至013MPa , 空压机轴振动极不稳定, 振动值逐级上升直至联锁停车, 造成转子动平衡破坏,轴向力也有上升趋势(如图3 所示) 。
空压机运转工况不稳定的原因: 新制造的转子焊接应力在短时间内不能彻底消除, 有一定的残余
图2 故障消除后重新启动空压机时的轴向力变化趋势
图3 四级排气压力上升至013MPa 后空压机轴向力变化趋势应力, 并会造成残余应变。80 %以上的残余应力应该在轻负荷或无负荷运转的情况下消除, 待振动曲线及轴向力信号趋于平稳时才能加压。转子重新做动平衡, 安装好后空压机再次开车, 将空压机四级排气压力提高至012MPa , 运行12 小时后轴向力及轴振动平稳; 然后将空压机四级排气压力逐渐提高至0152MPa , 空压机运行稳定。经过24 小时运转, 各项参数正常。
3 结束语
大型离心空压机引入轴向力在线监测系统, 在试车及运行中能有效监测空压机的运行工况。轴向力的稳定标志着空压机运行的稳定, 轴向力不断变化, 说明空压机在运行中出现了诸如气流冲击、喘振、位移变化、叶轮变形、叶轮撕裂、轴瓦烧毁和振裂等故障, 应及时停车并进行调整和修复。