蟹蚕 蜀 曼 量 璺星 文◎关涛！ 曼 量 刘盈盈夏鲁刚（大庆石化公司化工三厂黑龙江大庆） 溢 螺杆压缩机振动原因分析及改进 摘要：通过对大庆分公司储运部喷水螺 烈度运行限值（报警值）为７．１ｍｍ／ｓ，停机值为 加剧。 杆压缩机振动原因的分析，经采取相应改进措 １ １．２ａｍ／ｓ，机组振动严重超标。为此，我们从 ３．６频谱分析 施，机组振动烈度降至允许范围内，确保了机 各个方面进行原因分析。 在上述几个方面的影响因素排除后，在现 组及时安全投用，产生了良好的经济效益和社 ３．１复查机组的对中找正 场对机组进行了振动测试与分析，其主要结论 会环保效益。 在确认机组基础严格按照图纸施工并验 是： 关键词：螺杆压缩机；振动烈度；原因 分析：改进 １、概述 收合格的情况下，对机组的安装对中找正进行 １）机组振动的最大点在压缩机入口端轴 了认真的复查，各项指标符合技术要求，地脚 承的水平方向，振动烈度为１３．５ｍｍ／ｓ。 螺栓紧固，因此首先排除了安装对中找正方面 ２）从振动的频谱分析看，主要是转速频 随着大庆石化原油加工能力的提高，装置 的扩能、新装置的建成和投用，火炬尾气的排 放量在增加。为了减少环境污染、节约资源， 大庆石化高度重视装置尾气的回收，尾气回收 压缩机的长周期无故障的运行是我们必须着 重解决的问题。火炬尾气主要来自炼油装置 如常减压、催化、裂解、焦化、加氢、聚丙 烯等装置，并含有聚丙烯、焦炭、硫磺等颗粒 性杂质。为了保证这些含杂质尾气的正常输 送，根据各种机型的特点，我厂选用了螺杆压 缩机。我厂的喷油式螺杆压缩机，由于当时设 计流量偏小、结构不合理、机组故障率高、 维护难度大、维修费用高，目前已不能满足工 艺生产和节能降耗的需要。２００５年，我们根据 实际情况，更新了一台型号为ＬＧ一４０／４的喷水 式螺杆压缩机。但该机试运过程中振动超标， 如不及时解决，将对机组的安全运行及寿命产 生不利影响。 ２、机组的结构、原理 ２．１主机结构 该机组为单级喷液螺杆压缩机，主要由 机壳、阳转子、阴转子、迷宫密封、机械密 封、轴承、同步齿轮、平衡活塞、联轴器等 组成。 ２．２工作原理 它依靠一对带有螺旋型齿槽相互啮合的 阴阳转子，在具有一定形状的进气孔和排气孔 的密封机壳内，作相反方向的旋转运动，使齿 槽间的封闭容积逐步缩小，使气体压力提高。 在压缩气体过程中，喷入循环水作冷却液，以 降低压缩气体的温度，从而提高单级压缩比及 气密性。经压缩后的气体，通过分液罐使其与 水分离，气体被输送到脱硫装置，而水经冷却 后被循环使用。 ２．３主要技术参数 压缩介质：炼油装置尾气 进气压力：０．Ｏ０１Ｍｐａ（表压） 排气压力：０．４Ｍｐａ（表压） 排气量：４０ｍ ／ｍｉｎ（吸入状态） 进气温度：≤４Ｏ℃ 排气温度：≤８５￣Ｃ 主电机转速：１４８８ｒ／ｍｉｎ 电机功率：２５０ｋＷ 润滑方式：压力油润滑 ３、机组振动超标原因分析 ２００５年７月份机组安装竣工，在试车过 程中发现机组振动大，最大的振动烈度值为 １ ３．５ｍｍ／Ｓ（在压缩机入口端轴承的水平方 向）。按振动标准（参照ＡＰＩ、ＩｓＯ标准）振动 ｌｌ２ 的因素。 ３．２出、入口管线的影响 基础的牢固程度、管路的连接方式和支 架搭配位置，是机组振动的影响因素。我们可 以根据目前的管路流程，在易产生激振力的位 置增加支撑，以减小管路振动，来降低机组的 振动值。 ３．３流量的影响 为了判断流量是否引起振动，对压缩机排 气量进行了现场测试。测试结果显示，在正常 的运行条件下机组是在额定流量下工作，机组 振动值基本无变化。 ３．４装配的影响 调整同步齿轮间隙，并做转子动平衡试 验，螺杆压缩机的转动做功是靠同步齿轮的啮 合传动实现的。该机组同步齿轮由大、小两 个齿轮组成，大齿轮由厚齿圈、薄齿圈、轮毂 三部分组成：小齿轮是整体的。大齿轮安装在 阴转子上，小齿轮安装在阳转子上 在标准中 心距下，调整两转子至均匀间隙位置，使小齿 轮与大齿轮之厚齿圈接触，同时反向旋转薄齿 圈，使之与小齿轮维持０．０１～Ｏ．０２ｍｍ的间隙， 锁紧大齿轮，上好定位销，翻上保险边，与转子 共做动平衡。试验结果表明，若转子动平衡良 好，基本可以排除转子动不平衡引发机组振动 的因素。 ３．５冷却水的影响 该机组在结构上采用了两路进水的方式 对压缩介质进行冷却：一路在压缩机进气端入 口短节上，直接与循环水管线相连，在开机过 程中给水，使介质冷却及在正常运行过程中补 水使用；另一路进水是在压缩机出口分液罐 液位建立正常后，与气相分离的液相，经冷却 后返回至压缩机缸体上部，直接喷至阴、阳转 子上，供循环使用。在试机过程中发现，压缩 机入口进水方式对机组振动基本无影响，但供 循环使用直接喷到阴、阳转子上的这一路冷 却水对机组振动影响较大。只要打开循环喷 液阀，机组振动的烈度值就急剧增高，最高时 达到１６．５ｍｍ／ｓ。 ３．５．１原因分析 ３．５．１．１被循环使用的冷却水直接喷到 阴、阳转子上，因压力较高且流速快，对阴、 阳转子产生较大的冲击力。 ３．５．１．２该机组进、排气管口在布置上 采用高进高出的方式，虽有利于介质的充分冷 却，但当冷却液流量稍大时，在阴、阳转子之 间不能完全雾化且不能及时排出时，使阴、阳 转子问的气、液两相分布不均，从而导致振动 率的４倍频分量过大（１９５．３Ｈｚ），其它频率分量 很小。４倍频分量过大的原因是螺杆压缩机的 阳、阴转子齿轮啮合不良，其原因与设计、制 造、装配有关。另外，从振动频谱图看，未发 现机组的同步齿轮、轴承、阴转子、阳转子 有动不平衡问题，与动平衡试验结果一致 ３）测试结果还表明，机组的混凝土基础振 动较小，但底座特别是压缩机４个底脚的部位 支撑刚度小，在水平方向上有一个２０３Ｈｚ的固 有频率，与４倍频的频率（１９５．３Ｈｚ）的激振源很 接近。另外压缩机入口膨胀节存在一个１９９Ｈｚ 的固有频率，与４倍频的激振力也很接近。故 认定，该机组存在较大的４倍频激振力，且与支 撑水平方向的固有频率及入口膨胀节的固有 频率很接近而产生共振，这是水平方向振动大 的主要原因。 ４、改进措施及实施效果 ４．１对压缩机底脚下的钢架结构进行了 加固，提高其固有频率。 ４．２在压缩机入口膨胀节上增加一套带 配重块的减震螺栓，通过调整配重块的上、下 位置改变其固有频率，达到避开共振区域的目 的。 ４．３将循环冷却水由缸体上部喷入改为 由入口喷入，减少直接喷至螺杆上对阴、阳转 子的冲击。 ４．４在喷入口增设一个钻有８个４５ｍｍ喷孔 的喷头，使循环冷却水进入缸体时更加均匀。 ４．５在保证机组出口温度不超标的情况 下，尽量控制小循环的冷却水量。通过对机组 冷却方式的改进措施后，基本上消除了冷却水 对机组振动的影响。同时通过上述减振措施 实施后，机组振动烈度的最大值由１３．５ｍｍ／ｓ降 至４．６ｍｍ／ｓ。通过两年来的运行，该机组一直 运行平稳，振动烈度未出现反复及扩大趋势， 有力地保证了装置尾气的全面回收。 ５、经济性分析 ５．１直接经济效益 该压缩机组投用后，每月可回收低压瓦斯 １ １８０ｔ，每年可回收低压瓦斯１４１６０ｔ，按１２００元 ／ｔ计算，每年可增加效益近ｌ７００万元。 ５．２社会环保效益 螺杆压缩机投入运行后，大量的过剩瓦斯 得以回收利用，避免了火炬排放，减少了噪音 和污染，产生了较好的社会环保效益。 参考文献： ［１】刑子文．螺杆压缩机理论、设计及 应用【Ｍ］．北京：机械：工业出版社。２０００．
