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[摘 要]分析了RIK100型离心式空气压缩机出口流量低及轴位移偏大的原因，提出了合理的处理措施，保证了压缩机的安全稳定运行。
[关键词]离心式压缩机 性能 轴位移 故障分析
中图分类号：U262.46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0013-01
0 引言
RIK100型空气压缩机是由SULZER？ESDER？WYSS提供的离心式压缩机，该机由蒸汽透平驱动，为3段5级，第一级叶轮进口有可调导叶。前3级每级压缩后均冷却一次，冷却器包含在压缩机汽缸内。两端径向轴承为可倾瓦，推力轴承为金斯伯雷轴承，级间密封和轴封都采用迷宫式密封。该机组设计流量为146000m3/h，额定功率为14600kW？，额定转速为5540r/min，进口压力为0.0828MPa，出口压力为0.803MPa。近年来由于机组运行时间长，工艺性能开始逐步下降。如压缩机出口流量偏低，现在仅能达到120000m3/h；轴位移的工艺参数尽管在工艺规定的范围内，但已接近规定的极限操作要求；中冷器排水导淋排水量偏大。
1 机组运行出现的问题及诊断分析
根据离心式压缩机的结构特点及工作特性，分析造成压缩机出口流量低的原因大致有7个方面：
（1）空压机某一段进口温度偏高；
（2）进气密度降低；
（3）蒸汽透平转速下降；
（4）排气管网阻力过大；
（5）吸入管路过滤器堵塞；
（6）密封间隙过大；
（7）空压机流道堵塞。
根据上述（1）～（5）项，采取分析工艺参数、检查等手段将其一一排除，而对于第（6）、（7）项，只有拆掉机盖检查才能确定。
通过分析初步判定，轴位移偏大的情况可能是由于轴瓦间隙过大，但具体原因还需拆掉机盖才能确定。
中冷器排水导淋排水量较大说明中冷器有漏水。
2 解体后情况
解体压缩机后发现几个方面问题：中冷器折流器和散热翅片被腐蚀，局部结垢堵塞，中冷器密封垫老化变质，汽缸内的中冷器都有不同程度的泄漏，叶轮、扩压器及蜗壳气体通道结垢比较严重。级间密封和轴封间隙比较大，个别密封齿和段间环的间隙可达10mm，其中转子上的密封齿基本上比较完好，嵌在隔板上的段间环已损坏严重，止推轴承瓦面磨损值超标。
3 原因分析
空压机前采用空气过滤器，在进口空气干燥洁净的情况下，空压机内通常不会结垢。中冷器漏水主要是因为冷却水质控制不严，长期腐蚀列管，开停车比较频繁，冷却水管受剧烈振动而磨损，再加上各级中冷器密封垫老化失效失去密封能力，从而造成各级中冷器都有漏水。东北地区空气质量差，空压机空气过滤器更换比较频繁，就使大量灰尘被带入压缩机。由于压缩使空气温度升高，并使漏入的一些水份蒸发成过湿蒸气和灰尘形成“浑浊的”气液混合物并在空压机中流动，缓慢地腐蚀接触到的金属。虽然大部分气液混合物被带走，但仍有少量在流道的金属表面经蒸发而凝固聚集起来。随着时间的推移，沉积物越积越多，最终形成了尘垢。从解体的压缩机中可看出，各级中冷器都有腐蚀，局部结垢堵塞，叶轮、扩压器结垢比较严重。粘附在叶轮上的尘垢，由于结垢不均，使转子产生了动不平衡。在运行过程中，这种动不平衡产生的离心力，使转子产生与转子转速同频率的涡动，造成转子的振动，久而久之，级间密封就被损坏。
另外，中冷器泄漏使冷却水被气流夹带进入叶轮、扩压器及蜗壳内，造成叶轮少量带水工作。液体颗粒在气体夹带下获得速度和压力能，这种具有速度和压力能的液体颗粒，对级间密封的密封齿产生很大冲击力，密封齿在冲击力的连续作用下，使级间密封间隙变大，加重了级间密封的泄漏。严重的级间密封泄漏，造成级间窜气，使压缩机能量损失增加，级的效率和压缩机效率下降，排气量减少。
气体通道内的结垢，会使有效通流截面变窄，流动阻力增加，排气量下降。对叶轮、扩压器来说，过多的尘垢还会在一定程度上改变气流的流动速度和方向，使叶片进口气流方向与叶片进口安装角之间产生正冲角，在叶片的非工作面上出现边界层分离，导致气流对叶片的冲击，使压缩机的效率和排气量下降。
级间密封的严重泄漏，还会使止推轴承负荷增加。对一个多级离心式压缩机来说，中间叶轮轮盖侧与轴盘间隙中气体流动情况不同，两侧的压力分布也不同（如图1）。下一级比上一级？的气体压力高，流速低，所以在轴盘间隙中，气体由内径往外径方向流动，而在轮盘侧间隙中，气体由外径向内径方向流动。这样，在轮盖侧间隙中，由于外径处的气体具有较大的周速，当它流向内径时，将使间隙中气体周速升高，因而压力下降；在轴盘间隙中，由于气流流动方向不同，情况则相反，将使间隙中气体流速降低，压力升高。另外，因为轮盖侧间隙中气体流动较快，所以流动损失也较大，使压力降得更低。特别对多级压缩机来说，轴向力增大得更多，这样必然增大止推轴承的负荷，导致止推轴承磨损严重，从而使轴向位移过大。
综合上述分析可知：RIK100型离心式压缩机存在的根本问题是中冷器漏水，导致气体通道结垢，级间密封损坏，压缩机排气量不足；级间密封的损坏还会使止推轴承负荷增加，轴位移增加。
4 处理方法及运行效果
为保持机组长周期运行，针对上述存在的问题，采取了处理措施：
（1）鉴于中冷器腐蚀比较严重，将其中冷器及密封垫全部更换；
（2）更换止推轴承主推瓦块
（3）将镶嵌在隔板上的已损坏的级间密封改换成新的级间密封；
（4）对空压机的转子、隔板进行清洗除垢，转子送厂家修磨，重做动平衡。
通过采取措施，各项性能指标均显优良，机组运行状况良好，未再出现不稳的状况，这证明问题已经得到解决。
[关键词]离心式压缩机 性能 轴位移 故障分析
中图分类号：U262.46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0013-01
0 引言
RIK100型空气压缩机是由SULZER？ESDER？WYSS提供的离心式压缩机，该机由蒸汽透平驱动，为3段5级，第一级叶轮进口有可调导叶。前3级每级压缩后均冷却一次，冷却器包含在压缩机汽缸内。两端径向轴承为可倾瓦，推力轴承为金斯伯雷轴承，级间密封和轴封都采用迷宫式密封。该机组设计流量为146000m3/h，额定功率为14600kW？，额定转速为5540r/min，进口压力为0.0828MPa，出口压力为0.803MPa。近年来由于机组运行时间长，工艺性能开始逐步下降。如压缩机出口流量偏低，现在仅能达到120000m3/h；轴位移的工艺参数尽管在工艺规定的范围内，但已接近规定的极限操作要求；中冷器排水导淋排水量偏大。
1 机组运行出现的问题及诊断分析
根据离心式压缩机的结构特点及工作特性，分析造成压缩机出口流量低的原因大致有7个方面：
（1）空压机某一段进口温度偏高；
（2）进气密度降低；
（3）蒸汽透平转速下降；
（4）排气管网阻力过大；
（5）吸入管路过滤器堵塞；
（6）密封间隙过大；
（7）空压机流道堵塞。
根据上述（1）～（5）项，采取分析工艺参数、检查等手段将其一一排除，而对于第（6）、（7）项，只有拆掉机盖检查才能确定。
通过分析初步判定，轴位移偏大的情况可能是由于轴瓦间隙过大，但具体原因还需拆掉机盖才能确定。
中冷器排水导淋排水量较大说明中冷器有漏水。
2 解体后情况
解体压缩机后发现几个方面问题：中冷器折流器和散热翅片被腐蚀，局部结垢堵塞，中冷器密封垫老化变质，汽缸内的中冷器都有不同程度的泄漏，叶轮、扩压器及蜗壳气体通道结垢比较严重。级间密封和轴封间隙比较大，个别密封齿和段间环的间隙可达10mm，其中转子上的密封齿基本上比较完好，嵌在隔板上的段间环已损坏严重，止推轴承瓦面磨损值超标。
3 原因分析
空压机前采用空气过滤器，在进口空气干燥洁净的情况下，空压机内通常不会结垢。中冷器漏水主要是因为冷却水质控制不严，长期腐蚀列管，开停车比较频繁，冷却水管受剧烈振动而磨损，再加上各级中冷器密封垫老化失效失去密封能力，从而造成各级中冷器都有漏水。东北地区空气质量差，空压机空气过滤器更换比较频繁，就使大量灰尘被带入压缩机。由于压缩使空气温度升高，并使漏入的一些水份蒸发成过湿蒸气和灰尘形成“浑浊的”气液混合物并在空压机中流动，缓慢地腐蚀接触到的金属。虽然大部分气液混合物被带走，但仍有少量在流道的金属表面经蒸发而凝固聚集起来。随着时间的推移，沉积物越积越多，最终形成了尘垢。从解体的压缩机中可看出，各级中冷器都有腐蚀，局部结垢堵塞，叶轮、扩压器结垢比较严重。粘附在叶轮上的尘垢，由于结垢不均，使转子产生了动不平衡。在运行过程中，这种动不平衡产生的离心力，使转子产生与转子转速同频率的涡动，造成转子的振动，久而久之，级间密封就被损坏。
另外，中冷器泄漏使冷却水被气流夹带进入叶轮、扩压器及蜗壳内，造成叶轮少量带水工作。液体颗粒在气体夹带下获得速度和压力能，这种具有速度和压力能的液体颗粒，对级间密封的密封齿产生很大冲击力，密封齿在冲击力的连续作用下，使级间密封间隙变大，加重了级间密封的泄漏。严重的级间密封泄漏，造成级间窜气，使压缩机能量损失增加，级的效率和压缩机效率下降，排气量减少。
气体通道内的结垢，会使有效通流截面变窄，流动阻力增加，排气量下降。对叶轮、扩压器来说，过多的尘垢还会在一定程度上改变气流的流动速度和方向，使叶片进口气流方向与叶片进口安装角之间产生正冲角，在叶片的非工作面上出现边界层分离，导致气流对叶片的冲击，使压缩机的效率和排气量下降。
级间密封的严重泄漏，还会使止推轴承负荷增加。对一个多级离心式压缩机来说，中间叶轮轮盖侧与轴盘间隙中气体流动情况不同，两侧的压力分布也不同（如图1）。下一级比上一级？的气体压力高，流速低，所以在轴盘间隙中，气体由内径往外径方向流动，而在轮盘侧间隙中，气体由外径向内径方向流动。这样，在轮盖侧间隙中，由于外径处的气体具有较大的周速，当它流向内径时，将使间隙中气体周速升高，因而压力下降；在轴盘间隙中，由于气流流动方向不同，情况则相反，将使间隙中气体流速降低，压力升高。另外，因为轮盖侧间隙中气体流动较快，所以流动损失也较大，使压力降得更低。特别对多级压缩机来说，轴向力增大得更多，这样必然增大止推轴承的负荷，导致止推轴承磨损严重，从而使轴向位移过大。
综合上述分析可知：RIK100型离心式压缩机存在的根本问题是中冷器漏水，导致气体通道结垢，级间密封损坏，压缩机排气量不足；级间密封的损坏还会使止推轴承负荷增加，轴位移增加。
4 处理方法及运行效果
为保持机组长周期运行，针对上述存在的问题，采取了处理措施：
（1）鉴于中冷器腐蚀比较严重，将其中冷器及密封垫全部更换；
（2）更换止推轴承主推瓦块
（3）将镶嵌在隔板上的已损坏的级间密封改换成新的级间密封；
（4）对空压机的转子、隔板进行清洗除垢，转子送厂家修磨，重做动平衡。
通过采取措施，各项性能指标均显优良，机组运行状况良好，未再出现不稳的状况，这证明问题已经得到解决。