一起离心式空压机叶轮损坏故障分析

 一起离心式空压机叶轮损坏故障分析

赖荣钦

紫金铜业有限公司  

摘要：仪表人员检修膨胀机轴承温度测点时引起膨胀机跳机，膨胀机跳机后空压机因四级振动高联锁停车，造成空压机叶轮、扩压器和主油泵联轴器损坏。阐述空压机叶轮和扩压器损坏的原因及预防措施。

关键词：离心式空压机；叶轮修复；主油泵联轴器；预防措施；

某有色冶炼企业配套的空分设备KDON-25000/20000，由杭氧股份有限公司设计制造，于2012年01月投产调试出氧。这套空分装置采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、膨胀空气进下塔、规整填料上塔、全精馏无氢制氩流程。空分装置设计两种工况流程，第一种工况是利用两台膨胀机同时制冷获得最大的制冷量，来达到多产液体的目的，所以经分子筛吸附后的空气，大部分去膨胀机增压端增压（~99300Nm³/h），膨胀端膨胀后进入下塔，另外一小部分空气经换热器换热后直接节流进下塔。第二种工况是两台膨胀机互为备用，只运行一台膨胀机，膨胀空气量为~50300Nm³/h，其余原料空气经换热器换热后直接进下塔。

本套空分装置的特点是没有设置增压机，直接配置排气压力较高的一体机作为原料空压机，大部份空气经膨胀机增压端增压后膨胀进入下塔。该空压机为美国卡麦隆公司制造，采用双轴H型结构，四级压缩三级冷却方式，空压机主油泵由电机的另一端直接驱动，加工空压量~122000Nm³/h，设计压力1.05Mpa（G)。本套空分装置自投产以来都在实行运行2台膨胀机同时运行的第一工况。2012年6月20日，由于仪表人员在检查一台膨胀机轴承温度测点时造成其中一台膨胀机跳机。由于膨胀机跳机，进塔气量骤减，空压机放空阀自动放空调节，空压机因四级振动高报造成联锁停车。

1  故障经过

2012年6月20日下午15：12，仪表人员未和空分操作人员联系，去现场检查其中一台透平膨胀机轴承温度故障，在处理过程中，造成该透平膨胀机联锁跳机。由于透平膨胀机跳机，进塔气量骤减，空压机放空阀快速打开进行压力调节。放空阀开启后，空压机因四级振动高造成联锁跳机。空压机放空时，消音器有水雾喷出。停机后进行检查时，发现由主电机另一端驱动的主油泵联轴器已经断裂。

（1）在空压机发生停车后，立即召开空压机停机分析会，初步判断空压机消音器有水雾喷出是由于正值雨季消音器可能存有积水，雨季空气湿度也大，空气含水量多的原因。膨胀机跳机后由于空气量骤减，空压机紧急放空造成四级轴振动升高，进而引起主油泵联轴器断裂，认为更换主油泵联轴器后即可重新开机恢复生产。

经过更换主油泵联轴器，并对各级振动仪表重新校核后，于6月22日1：09进行启动空压机，结果在启动过程中，还是由于四级轴振动值过高，启动失败。

第一次启动失败后，开始怀疑是膨胀机发生跳车后空压机放空阀快速打开，造成气流倒流将空冷塔水份连同气一起带回空压机造成叶轮损坏，因此决定打开空压机四级进气管进行检查叶轮。由于厂家技术人家未赶到现场，只拆开进气管，观察到叶轮叶片光滑完整，无损坏现象，便回装四级进气管，同厂家沟通后准备再次启动空压机，结果启动过程中还是因四级振动高再次失败。

6月23日，压缩机厂家技术人员到达现场，再次拆开四级进气管和导流器检查叶轮，发现四级叶轮根部整周都被打掉，四级扩压器的扩压片已经裂开变形。同时拆开空压机出口单向阀检查，发现出口单向阀已损坏，阀销磨损断裂，阀瓣已经脱落。沿着管路寻找，在空冷塔底部找到单向阀的阀辨。

2  故障原因

根据空压机出口单向阀的损坏情况看，单向阀的阀销磨损断裂，造成阀辨脱落，在膨胀机突然跳停的情况下，空压机放空阀打开，大量气流快速回流，夹带空冷塔的水气从消音塔喷出。由于气流的惯性作用，一部份气流倒回空压机，单向阀损坏的部分金属颗粒被带回到空压机损坏四级叶轮，同时推动空压机反转，拉断主油泵联轴器。第一次检查时因经验不足，只拆开四级进气管，没有拆除导流器，无法看到四级叶轮根部，造成误判以为叶轮没有损坏，直到厂家技术人员到达现场，在厂家技术人员指导下，除拆开四级进气管道外，进一步拆除导流器，才可观察到四级叶轮的全貌，发现叶轮和扩压器损坏。

3  空压机修复

空压机发生叶轮和扩压器损坏后，迅速组织人员进行抢修。由于四级叶轮根部整圈破损，必须更换包含三、四级叶轮的转子总成，但是该公司处于刚投产阶段，尚未备有转子备件，经与空压机厂家沟通，制造一套新的转子至少需要半年。对一家有色冶炼企业来说，停产半年或者靠采购液体维持生产都是难以承受的巨大损失。为了尽量减少损失，在紧急采购转子和其它备件的同时，积极探寻在国内修复叶轮的途径，最终与国内某家私营空压机厂家合作，对损坏的叶轮进行割除整齐，然后用不锈钢板焊补，经过手工打磨和局部热处理后，在该厂进行动平衡和超速试验，试验参数合格后即返回现场安装。同时出口单向阀用国产单向阀替代更换，于7月9日完成检修和安装工作。

7月9日11

：30再次启动空压机。这次启动过程非常顺利，空压机各项参数均达到正常值，空分系统也恢复了正常运行。此次空压机叶轮损坏经修复到恢复正常运行共造成停机19天。

4  预防措施

经过这次设备事故，空压机虽然修复恢复了运行，但是教训十分深刻。为今后杜绝类似事故的发生，采取了以下几项预防措施。

（1）对空压机单向阀进行定期检查。在每年检修时吊出止回阀进行检查。

（2）与设计院和厂家沟通，对单向阀后的管道进行改造，增加单向阀后的直管段，避免气流在弯管段产生涡流，造成单向阀阀辨晃动引起阀销磨损。

（3）加强空压机岗位员工责任心，每天记录单向阀前后压差，根据压差变化，可判断单向阀是否损坏。

（4）加强对空压机等设备点检工作，及时发现设备异常状况。

（5）备好空压机转子、轴承等长周期备件，避免在空压机出现故障时被动长时间停机。

5  结束语

由于冶炼企业的特殊性，空分设备在企业生产中占据特别重要的地位。空压机一旦发生故障，将给企业带来不可估量的巨大损失。但在进口备件周期特别长的困境下，采取非常规手段修复叶轮，将损失降低到最低的程度，这也为国内同行在使用进口设备碰到类似问题时，探索出一条解决问题的途径。

作者简介：赖荣钦，男1968年出生，紫金铜业有限公司动力厂副厂长；联系电话：18060190019；通信地址：福建省上杭县蛟洋镇坪埔村紫金铜业有限公司；邮编：364204姓名：赖荣钦（1968.08）

身份证号码：352601196808053032

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性别：男籍贯：福建省永定人民族：汉族

学历：大专 毕业于福州大学 

现有职称：助理工程师研究方向：机械工程师 

单位及邮编：紫金铜业有限公司364204；单位所在地：龙岩市 上杭县

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