造成空压机三级叶轮轴振动的原因分析

　　2009年1月26日19：11，对空压机叶轮进行水冲洗。现场打开3级叶轮的4个进水阀和一，二级冷却器的疏水器旁通阀，启动水泵并将水压控制在0165MPa后投入自动冲洗方式。按程序先开始清洗三级叶轮，但10分钟后（即19：21）现场发出"嘭"的一声巨响，空压机隔音罩上空扬起一片灰尘，现场监护的操作工立即手动停运叶轮水冲洗系统。

　　检查发现空压机三级出口波纹膨胀节被拉伸变形，整体被拉长1200mm，3根连接螺杆全部损坏，隔音罩上靠近膨胀节处的盖板被顶开一个大口子。在主控室DCS控制系统的空压机轴振动画面上显示的3级轴振动值都波动较大，但又很快恢复正常，只有三级轴振动值此后一直存在波动。

　　同时检查发现，空压机出口至空冷塔段的输气管道由于波纹膨胀节拉伸而被抬高，现场6个支架有3个没有起到支撑作用，其中安装在隔音罩顶部的支架还因振动而掉落地面。

　　由于轴振动值在迅速升高后回落，并且现场没有发现漏气，异响等异常情况，因此未采取紧急停机措施。根据实际情况，加大对空压机运行的监控力度，次日对松动的支架采取加固措施，并暂时停止每月2次的叶轮水冲洗安排。

　　2原因分析

　　经过现场观察和查看DCS控制系统操作界面上空压机的运行参数，分析认为此次三级出口波纹膨胀节被拉伸损坏的主要原因是：

　　（1）波纹膨胀节经多次叶轮水冲洗后产生疲劳。每次水冲洗过程中空压机各级振动值会发生变化，说明水冲洗对压缩机运行工况会造成一定的冲击；而且，水冲洗时空压机出口温度会下降30℃左右，使出口波纹膨胀节出现热胀冷缩，从而产生疲劳。波纹膨胀节的使用寿命一般为5年，而该空压机于2003年投产，已运行6年，已超出使用寿命，这也是导致波纹膨胀节拉伸的原因之一。

　　（2）空压机至空冷塔段的管道上补偿受阻。虽然空压机与空冷塔间的管路上设置有U形补偿器（如图1所示），但由于管道在靠近U形补偿器的位置处有一堵墙，管道要穿过这堵墙再进入空冷塔，而恰恰该堵墙对管道产生了钳制作用，致使U形补偿器无法起到补偿作用。因此，当整个管路产生一个向心收缩拉力时，一头被墙体钳制，另一头的波纹膨胀节就受到较强的拉力。

　　（3）当波纹膨胀节被拉伸时，由于剧烈振动，使三级叶轮上的结垢局部脱落，破坏了三级叶轮上积垢后自然形成的平衡，所以在波纹膨胀节被拉伸损坏后，三级叶轮X，Y轴向振动值一直偏大且存在波动。

　　3停机处理措施

　　因为生产需要，KDON218000/18000型空分设备一直没有机会停车。经公司领导研究决定，在更换空压机三级出口波纹膨胀节前暂时停运空压机叶轮水冲洗系统，并且每日观察和记录空压机三级叶轮X，Y轴向振动值的变化以及波纹膨胀节的变形情况。

　　直到2009年4月9日，利用炼钢系统检修的机会停运空压机，更换三级出口波纹膨胀节。拆下波纹膨胀节后发现其内衬被严重拉裂撕开，整个膨胀节被拉伸1200mm.换上新的波纹膨胀节，加高出口管管托，将悬空的另一处管架临时用木头塞紧。由于时间紧，没有对异常上翘的出口管进行矫正，只有等大修时再处理。对钳制管道的墙体进行处理，拓宽穿管处的空间，保证管道能自由伸缩。

　　2009年7月15日，利用外围停产检修的机会，将空压机三级叶轮盖拆开，处理叶轮振动值偏大问题。拆开后发现叶轮结垢非常严重，垢层厚度达1～2mm，并有局部脱落，印证了当初的判断。

　　于是用清洗剂将垢层清除掉。开机后空压机运行情况良好，三级轴振动值减小（X轴：1215μm，Y 72轴：717μm）。

　　4经验教训

　　（1）应注意波纹膨胀节的使用时间，使用后期应检测其变形情况，必要时进行更换，并应尽早备好新的波纹膨胀节。一旦波纹膨胀节被严重拉裂，出现漏气现象，而一时又没有备件替换，空分设备将不得不停运，损失将非常大。

　　（2）对穿墙的管道应注意在管道与墙体间留有缝隙，以确保管道能自由伸缩。本次故障中，墙体的钳制作用造成波纹膨胀节受力增加，从而缩短其使用寿命。

　　（3）通过这次对叶轮的处理，认为空压机在运行几年后，应对叶轮进行除垢。尽管采用了叶轮水冲洗装置，但冲洗效果很难确保，不可能完全避免结垢。