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[摘 要]PTA装置在石油化工工业中具有重要影响，对PTA装置空压机组振动的原因进行探究，也是进行石油化工工业的重要工作流程。进行这一工作需要利用波形频谱图和二维全息谱图等各种数据分析进行详细探究，才能得到明确的PTA装置空压机组振动原因，并且根据振动的情况进行解决措施的制定。从而让其更好地为石油化工工业服务。
[关键词]PTA装置;空压机组;振动;解决措施
[中图分类号]TQ051.21 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）07–0–02
Cause Analysis and Solution of Air Compressor Vibration in PTA Plant
Ma Ye-hua
[Abstract]PTA plant has an important influence in the petrochemical industry. It is an important work flow to explore the causes of vibration of air compressor unit in PTA plant. To do this work， we need to use the waveform spectrum and two-dimensional hologram spectrum and other data analysis to make a detailed inquiry， in order to get a clear reason for the vibration of PTA air compressor unit， and formulate solutions according to the vibration situation. So as to better serve the petrochemical industry.
[Keywords]PTA device; air compressor unit; vibration; solutions
PTA装置压缩机组是石油化工生产中的重要设备，机组是由空气压缩机、蒸汽透平、尾气膨胀机、电动机和其他重要部件组成。其工作方式是通过多级压缩，为氧化反应器提供必要的动力，回收高温尾气和自产蒸汽的能量满足其运行的基本需求。在PTA装置的运行过程中，空压机组采取5 S特护管理，随着开停车和连续运行，空压机、膨胀机甚至透平的轴都会发生振动变大的情况，这就需要连续跟踪诊断，对振动的原因进行全面分析。在诊断分析过程中，需要通过在线监测系统对整个空压机组进行实时监测，对其运动的每个细节进行详细的记录。这样才可能根据其运动状态查找事故发生原因并制定周密的解决办法，保证空压机组的稳定运行。
1 PTA装置空压机组的基本信息
某PTA装置空压机组为德国曼透平公司提供，分为四个核心组件：多级齿轮空气压缩机、凝汽式蒸汽透平、尾气膨胀机、电动机/发电机。通过空气压缩机吸收机组功率使空气压缩，向氧化反应内部提供压缩空气;通过尾气两级膨胀冲动叶轮回收尾气内热能和压力能，为机组提供动能;通过回收自产的0.35 MPa、0.2 MPa、0.02 MPa三股蒸汽能量冲动透平叶轮，为机组提供动能;多余的能量通过发电机向装置输出电能，以降低PTA装置的总电耗。在使用过程中，空压机组出现过膨胀机高压侧振动变大、空压机一级轴振动高，以及多处气封泄漏等故障，通过振动、温度、频谱等多方面分析找到故障原因，制定控制措施和检修方案。透平与空压机齿轮箱主轴连接，主电机连接空压机和膨胀机，通过同步发电机的励磁电流与蒸汽多功能控制器来维持机组转速平稳，整个机组布局紧凑，效率较高。机组监测系统为机组振动提供有效的检测点位，同时，工厂配备了机组在线状态监测系统，从而让工作人员及时掌握空压机组振动的原因和振动的部位。
2 PTA装置空压机组的检修说明
对于PTA装置空压机组进行检修是必不可少的环节，根据诊断分析结论制定检修方案，针对拆装情况进行检修深度决策，从而为装置的大修进度提供决策信息。除了检查空压机、膨胀机已发现的异常振动外，對压缩机组的其他零部件也要求满足主要的使用性能，例如蒸汽透平系统作为机组的主要动力来源，让其能够持续稳定的运行是检修需要考虑的重要因素。
3 PTA装置空压机组的振动原因
进行检测分析，需要了解到产生振动的基本原因。①转子不平衡运动产生的振动情况;②由轴系的不对称产生的振动原因;③由滑动轴承与主要构件偏心引起的振动;④各种零部件的散动引起的振动;⑤各个零构件之间的摩擦接触产生的原因;⑥由于滚动轴承的破损而产生的原因。
4 PTA装置空压机组振动的解决措施
4.1 编制检修计划
在进行任何工作之前，都应该对工作实际执行方式中每个细节的重要处理技巧进行预先设计，这样既保证工作顺利完成，又能提升个人对工作整体的掌控程度。例如，负责检修的工作人员需要在联轴器的边缘处分别标记全部的螺栓孔编号，对操作空间狭窄处应先做好卫生，拆除管线以预留后序所需的操作空间，通过齿轮箱窗口检测内部探头、轴瓦、密封等情况，膨胀机保温的拆装需要做好标记，特殊工具提前做好准备。检修工作人员需要根据检修图纸在齿轮相连的半联轴边缘、中间轴与圆轴相连部位以及汽轮转子相连的半轴器进行孔洞预留。这些注意事项比较关键，这些部分进行妥善处理能够大大提升工作效率和减小工作困难程度。
4.2 找寻物理键相
PTA装置空压机组需要通过各个按键进行协调工作，手动电盘车是进行查找键相的主要装置。通过手动电盘车可以检测出不同区域间的电压值，并且通过电压值的变化，确定出物理键相的精准位置。由此可以检测出空压机组的重要操作部位。可以通过对部位进行标记，让接下来的工序顺利衔接。 4.3 机组动平衡分析
对施工现场进行详细的数据整理，可以考虑使用轴系平衡问题进行PTA装置空压机组振动原因的分析。一般情况下，试重等于转子的质量乘以初始的振动幅度，这两项的乘积再除以十五倍的试重安装半径，之后乘上三千为分母的某一数值。通过这样的计算方式，可以判断出试加重量的结果和相对精准的数据。当了解了试加重量角度和试加重量大小，就可以根据平衡问题判断出振动的相关数据及其可能的发生原因。
4.4 机组检修
以空压机组的膨胀机检修为例，膨胀机由增速箱低速轴经齿轮啮合后将功率传递给两根高速齿轮轴，两根高速齿轮轴分别安装在低速齿轮轴的两侧，而这两根高速齿轮轴各有一个膨胀段，共有两个膨胀段。其压缩机型号为ER125-2（E：工艺气体膨胀机，R：径向流叶轮，125：最大径向流叶轮直径，2：阶段数），结构如图1所示。
机组检修的拆卸、安装过程：①蜗壳背板处架百分表测量在管道拆除后蜗壳的位移量;②锁死拆除管道后受力有影响的弹簧支撑;③消除油、气系统的管线、法兰、阀门的泄漏缺陷;④检查各处猫爪螺栓、顶丝螺杆与相对应基础面的冷态膨胀间隙值;⑤拧松膨胀机出口变径短节两端的联接螺栓，待固定好膨胀节后，取下全部螺栓。利用行车把变径短节吊至空旷地带;⑥测量冷态下膨胀机叶轮与蜗壳之间的间隙值;⑦测量膨胀节尺寸后，取下蜗壳入口与膨胀节的联接螺栓;⑧取下膨胀机蜗壳与膨胀机背板的联接螺栓;⑨配合行车缓慢、平稳吊离蜗壳至空旷地带，并平稳放置好;⑩测量叶轮与背板的轴向间隙;松开螺栓并取下压缩机叶轮螺母的螺母护罩;采用专用液压工具，取下叶轮锁母;缓慢取下膨胀机第一级叶轮;断开气缸与进口预调节导叶机构的联接;松掉背板的两处顶丝螺杆与猫爪螺栓后，取下背板的锁紧螺母，配合行车作业，吊离背板至空旷地带;推动齿轮轴，打表测量出止推间隙;更换新备件（碳环密封、导叶、定位销等），叶轮检查及导叶叶片修复，限位销修复、轴承翻瓦清理等工作;清洗、打扫各个零部件，并检查相邻近管线、管道;回装程序为拆卸程序的反向操作;回装时，液压工具装上叶轮，测量得出叶轮与背板的轴向间隙。
4.5 机组整体试车分析
对机组整体试车分析，可以通过多次试验得到结果，通过了解转速与振动的关系，可以为后续转子的平衡提供参考，现场条件不具备动平衡测试时，需要到专门的检修厂房进行动平衡试验。精准化的分析呈现于图表的方式，工作人员应该以图表将振动幅度、振动的数据、振动角度等进行详细记录，由此作出適当的分析。这种动平衡是通过多次配重和角度定位，根据转速与振动幅值的关系，摸索出工作状态下的动平衡结果。检修完成后，逐级测试整机性能：①启动顶轴油，手动盘车，确定各轴振动和位移是否正常，确认无卡涩。②启动自动盘车，在31转速的盘车速度下运行4h，如果升速和稳定运行过程中出现异常，结合现场诊断，决定是否停下重新检查调整。③冲动透平到650r/min，转暖机状态下，分析升速对比振动、位移、温度变化，对比之前正常运行中各参数状态，确认正常后，这样的初始速度能够满足基本的启动需求。④开始升至全速：3021 r/min，升速过程中，空压机组会快速通过共振转速区间，膨胀节、空压机的高速轴上会多次产生较大的振动，如果各电幅值和频率与平时一致，则可顺利升速，否则，有可能发生振动高连锁，使机组启动失败。
5 结束语
综上所述，通过对PTA装置空压机组及其轴承振动的综合研究，可以知道在空压机组产生振动时，调节动平衡装置能够有效地解决振动现象。进行分析之前必须了解PTA装置空压机组的基本运行原理，检修的过程中必须安排技术过硬的工作人员进行操作。这样才可能保证机械操作的完整性和工人施工的专业程度，最大程度地保证PTA装置空压机组的工作性能。
参考文献
[1] 郑宁来.扬子石化公司PTA综合能耗大幅降低[J].聚酯工业，2017（1）：57.
[2] 吕建新.PTA装置应用APC的建设与运维管理[J].聚酯工业，2019（2）：5-7.
[3] 豆如彪.中国PTA产业的现状及发展趋势[J].合成技术及应用，2019（3）：23-27，43.
[4] 曹飞，黄攀.高压催化燃烧尾气处理系统在PTA装置中的应用[J].合成技术及应用，2019（3）：52-55.
[5] 许波，张子健，张小龙，等.PTA装置安全阀失效原因分析及风险评估[J].化工装备技术，2019（6）14-18.
[关键词]PTA装置;空压机组;振动;解决措施
[中图分类号]TQ051.21 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）07–0–02
Cause Analysis and Solution of Air Compressor Vibration in PTA Plant
Ma Ye-hua
[Abstract]PTA plant has an important influence in the petrochemical industry. It is an important work flow to explore the causes of vibration of air compressor unit in PTA plant. To do this work， we need to use the waveform spectrum and two-dimensional hologram spectrum and other data analysis to make a detailed inquiry， in order to get a clear reason for the vibration of PTA air compressor unit， and formulate solutions according to the vibration situation. So as to better serve the petrochemical industry.
[Keywords]PTA device; air compressor unit; vibration; solutions
PTA装置压缩机组是石油化工生产中的重要设备，机组是由空气压缩机、蒸汽透平、尾气膨胀机、电动机和其他重要部件组成。其工作方式是通过多级压缩，为氧化反应器提供必要的动力，回收高温尾气和自产蒸汽的能量满足其运行的基本需求。在PTA装置的运行过程中，空压机组采取5 S特护管理，随着开停车和连续运行，空压机、膨胀机甚至透平的轴都会发生振动变大的情况，这就需要连续跟踪诊断，对振动的原因进行全面分析。在诊断分析过程中，需要通过在线监测系统对整个空压机组进行实时监测，对其运动的每个细节进行详细的记录。这样才可能根据其运动状态查找事故发生原因并制定周密的解决办法，保证空压机组的稳定运行。
1 PTA装置空压机组的基本信息
某PTA装置空压机组为德国曼透平公司提供，分为四个核心组件：多级齿轮空气压缩机、凝汽式蒸汽透平、尾气膨胀机、电动机/发电机。通过空气压缩机吸收机组功率使空气压缩，向氧化反应内部提供压缩空气;通过尾气两级膨胀冲动叶轮回收尾气内热能和压力能，为机组提供动能;通过回收自产的0.35 MPa、0.2 MPa、0.02 MPa三股蒸汽能量冲动透平叶轮，为机组提供动能;多余的能量通过发电机向装置输出电能，以降低PTA装置的总电耗。在使用过程中，空压机组出现过膨胀机高压侧振动变大、空压机一级轴振动高，以及多处气封泄漏等故障，通过振动、温度、频谱等多方面分析找到故障原因，制定控制措施和检修方案。透平与空压机齿轮箱主轴连接，主电机连接空压机和膨胀机，通过同步发电机的励磁电流与蒸汽多功能控制器来维持机组转速平稳，整个机组布局紧凑，效率较高。机组监测系统为机组振动提供有效的检测点位，同时，工厂配备了机组在线状态监测系统，从而让工作人员及时掌握空压机组振动的原因和振动的部位。
2 PTA装置空压机组的检修说明
对于PTA装置空压机组进行检修是必不可少的环节，根据诊断分析结论制定检修方案，针对拆装情况进行检修深度决策，从而为装置的大修进度提供决策信息。除了检查空压机、膨胀机已发现的异常振动外，對压缩机组的其他零部件也要求满足主要的使用性能，例如蒸汽透平系统作为机组的主要动力来源，让其能够持续稳定的运行是检修需要考虑的重要因素。
3 PTA装置空压机组的振动原因
进行检测分析，需要了解到产生振动的基本原因。①转子不平衡运动产生的振动情况;②由轴系的不对称产生的振动原因;③由滑动轴承与主要构件偏心引起的振动;④各种零部件的散动引起的振动;⑤各个零构件之间的摩擦接触产生的原因;⑥由于滚动轴承的破损而产生的原因。
4 PTA装置空压机组振动的解决措施
4.1 编制检修计划
在进行任何工作之前，都应该对工作实际执行方式中每个细节的重要处理技巧进行预先设计，这样既保证工作顺利完成，又能提升个人对工作整体的掌控程度。例如，负责检修的工作人员需要在联轴器的边缘处分别标记全部的螺栓孔编号，对操作空间狭窄处应先做好卫生，拆除管线以预留后序所需的操作空间，通过齿轮箱窗口检测内部探头、轴瓦、密封等情况，膨胀机保温的拆装需要做好标记，特殊工具提前做好准备。检修工作人员需要根据检修图纸在齿轮相连的半联轴边缘、中间轴与圆轴相连部位以及汽轮转子相连的半轴器进行孔洞预留。这些注意事项比较关键，这些部分进行妥善处理能够大大提升工作效率和减小工作困难程度。
4.2 找寻物理键相
PTA装置空压机组需要通过各个按键进行协调工作，手动电盘车是进行查找键相的主要装置。通过手动电盘车可以检测出不同区域间的电压值，并且通过电压值的变化，确定出物理键相的精准位置。由此可以检测出空压机组的重要操作部位。可以通过对部位进行标记，让接下来的工序顺利衔接。 4.3 机组动平衡分析
对施工现场进行详细的数据整理，可以考虑使用轴系平衡问题进行PTA装置空压机组振动原因的分析。一般情况下，试重等于转子的质量乘以初始的振动幅度，这两项的乘积再除以十五倍的试重安装半径，之后乘上三千为分母的某一数值。通过这样的计算方式，可以判断出试加重量的结果和相对精准的数据。当了解了试加重量角度和试加重量大小，就可以根据平衡问题判断出振动的相关数据及其可能的发生原因。
4.4 机组检修
以空压机组的膨胀机检修为例，膨胀机由增速箱低速轴经齿轮啮合后将功率传递给两根高速齿轮轴，两根高速齿轮轴分别安装在低速齿轮轴的两侧，而这两根高速齿轮轴各有一个膨胀段，共有两个膨胀段。其压缩机型号为ER125-2（E：工艺气体膨胀机，R：径向流叶轮，125：最大径向流叶轮直径，2：阶段数），结构如图1所示。
机组检修的拆卸、安装过程：①蜗壳背板处架百分表测量在管道拆除后蜗壳的位移量;②锁死拆除管道后受力有影响的弹簧支撑;③消除油、气系统的管线、法兰、阀门的泄漏缺陷;④检查各处猫爪螺栓、顶丝螺杆与相对应基础面的冷态膨胀间隙值;⑤拧松膨胀机出口变径短节两端的联接螺栓，待固定好膨胀节后，取下全部螺栓。利用行车把变径短节吊至空旷地带;⑥测量冷态下膨胀机叶轮与蜗壳之间的间隙值;⑦测量膨胀节尺寸后，取下蜗壳入口与膨胀节的联接螺栓;⑧取下膨胀机蜗壳与膨胀机背板的联接螺栓;⑨配合行车缓慢、平稳吊离蜗壳至空旷地带，并平稳放置好;⑩测量叶轮与背板的轴向间隙;松开螺栓并取下压缩机叶轮螺母的螺母护罩;采用专用液压工具，取下叶轮锁母;缓慢取下膨胀机第一级叶轮;断开气缸与进口预调节导叶机构的联接;松掉背板的两处顶丝螺杆与猫爪螺栓后，取下背板的锁紧螺母，配合行车作业，吊离背板至空旷地带;推动齿轮轴，打表测量出止推间隙;更换新备件（碳环密封、导叶、定位销等），叶轮检查及导叶叶片修复，限位销修复、轴承翻瓦清理等工作;清洗、打扫各个零部件，并检查相邻近管线、管道;回装程序为拆卸程序的反向操作;回装时，液压工具装上叶轮，测量得出叶轮与背板的轴向间隙。
4.5 机组整体试车分析
对机组整体试车分析，可以通过多次试验得到结果，通过了解转速与振动的关系，可以为后续转子的平衡提供参考，现场条件不具备动平衡测试时，需要到专门的检修厂房进行动平衡试验。精准化的分析呈现于图表的方式，工作人员应该以图表将振动幅度、振动的数据、振动角度等进行详细记录，由此作出適当的分析。这种动平衡是通过多次配重和角度定位，根据转速与振动幅值的关系，摸索出工作状态下的动平衡结果。检修完成后，逐级测试整机性能：①启动顶轴油，手动盘车，确定各轴振动和位移是否正常，确认无卡涩。②启动自动盘车，在31转速的盘车速度下运行4h，如果升速和稳定运行过程中出现异常，结合现场诊断，决定是否停下重新检查调整。③冲动透平到650r/min，转暖机状态下，分析升速对比振动、位移、温度变化，对比之前正常运行中各参数状态，确认正常后，这样的初始速度能够满足基本的启动需求。④开始升至全速：3021 r/min，升速过程中，空压机组会快速通过共振转速区间，膨胀节、空压机的高速轴上会多次产生较大的振动，如果各电幅值和频率与平时一致，则可顺利升速，否则，有可能发生振动高连锁，使机组启动失败。
5 结束语
综上所述，通过对PTA装置空压机组及其轴承振动的综合研究，可以知道在空压机组产生振动时，调节动平衡装置能够有效地解决振动现象。进行分析之前必须了解PTA装置空压机组的基本运行原理，检修的过程中必须安排技术过硬的工作人员进行操作。这样才可能保证机械操作的完整性和工人施工的专业程度，最大程度地保证PTA装置空压机组的工作性能。
参考文献
[1] 郑宁来.扬子石化公司PTA综合能耗大幅降低[J].聚酯工业，2017（1）：57.
[2] 吕建新.PTA装置应用APC的建设与运维管理[J].聚酯工业，2019（2）：5-7.
[3] 豆如彪.中国PTA产业的现状及发展趋势[J].合成技术及应用，2019（3）：23-27，43.
[4] 曹飞，黄攀.高压催化燃烧尾气处理系统在PTA装置中的应用[J].合成技术及应用，2019（3）：52-55.
[5] 许波，张子健，张小龙，等.PTA装置安全阀失效原因分析及风险评估[J].化工装备技术，2019（6）14-18.