增壓空氣機(jī)壓縮故障診斷及處理

田新生

（馬鋼氣體銷售分公司，安徽 馬鞍山 243011）

一、設(shè)備情況

增壓空氣壓縮機(jī)2003年年底投入生產(chǎn)，2007年8月至2008年6月二級軸承溫度多次出現(xiàn)異常波動(dòng)，并且加速度值也出現(xiàn)不規(guī)則的上升，特別是2008年8月，加速度值上下波動(dòng)明顯。針對設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)溫度、振動(dòng)等突然變化的情況，加大了數(shù)據(jù)采集的頻次，分析頻譜發(fā)現(xiàn)二、三級軸瓦有0.5倍頻。因此判斷二級軸瓦存在損傷形成油膜不穩(wěn)狀況，能量雖小，但對設(shè)備的危害較大，針對此情況，向公司提出書面申請要求安排檢修，重點(diǎn)檢查二級推力。

GT 063 L2K1型增壓空氣透平壓縮機(jī)于2003年年底投入運(yùn)行，是四萬制氧機(jī)主要的配套設(shè)備之一，五級壓縮。一級單軸，二三級同軸，四五級同軸，每級后都有一個(gè)冷卻器。傳動(dòng)方式為電機(jī)帶動(dòng)大齒輪，由大齒輪帶動(dòng)三個(gè)小齒輪。

性能參數(shù)：型號為GT 063 L2K1，介質(zhì)為空氣，吸氣壓力0.493～0.535MPa，排出壓力4.873～5.408MPa，吸氣溫度29～37℃，出口溫度29.2～34.5℃，流量143 033～181 098m3/h，功率10 300kW，大齒輪轉(zhuǎn)速n0=1 490r/min，小齒輪1轉(zhuǎn)速n1=11 375r/min，小齒輪2轉(zhuǎn)速n2=17 937r/min，小齒輪3轉(zhuǎn)速n3=24 536r/min。

二、存在問題

2007年8月初開始發(fā)現(xiàn)增壓機(jī)溫度波動(dòng)日趨頻繁，振動(dòng)沒有出現(xiàn)明顯異常，運(yùn)行方式?jīng)]有調(diào)整，8月9日下午增壓機(jī)（機(jī)組結(jié)構(gòu)簡圖及測點(diǎn)布置見圖1）二級軸承溫度上升至100.9℃，振動(dòng)顯示數(shù)值是8.7μm；同軸的三級溫度是86.7℃左右，無明顯變化；同年8月14日下午，設(shè)備出品公司技術(shù)人員到現(xiàn)場了解增壓機(jī)二級軸承溫度過高情況，檢查備用溫度傳感器，標(biāo)定溫度是真實(shí)值。此后1年里，二級軸承溫度經(jīng)常出現(xiàn)上下波動(dòng)。四萬增壓機(jī)多次出現(xiàn)振動(dòng)加速度值異常波動(dòng)，從測試結(jié)果看，振動(dòng)加速度波動(dòng)始終存在。2008年3月17日，二級水平徑向振動(dòng)加速度值達(dá)到155m/s2。

2008年7月30日設(shè)備振動(dòng)加速度值和溫度變化趨勢同時(shí)出現(xiàn)。把情況報(bào)告給了公司設(shè)備部，同時(shí)通報(bào)了馬鋼華陽設(shè)備振動(dòng)公司，請求提供技術(shù)支持。到了同年9月19日下午，四萬增壓機(jī)二級溫度又開始波動(dòng)，溫度從87℃升高到99℃，持續(xù)高溫?cái)?shù)天，然后突然溫度下降至80℃左右趨于正常。

同華陽設(shè)備診斷公司同時(shí)都捕捉到增壓機(jī)二級壓縮段運(yùn)行不穩(wěn)定的信號，加速度出現(xiàn)波動(dòng)，長時(shí)域波形中看到轉(zhuǎn)軸運(yùn)行不穩(wěn)定(圖2)和以前的正常振動(dòng)時(shí)有明顯區(qū)別并且出現(xiàn)149.4Hz二三級軸的半倍頻（圖3）。在沒有改變空分工藝工況的情況，排除了氣流改變引起油膜渦動(dòng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)四級軸承水平方向也振動(dòng)波動(dòng)頻繁，一級軸承振動(dòng)也有波動(dòng)；二級軸承振動(dòng)加速度值正常情況下為26m/s2以下，近來二級軸承振動(dòng)加速度值瞬間高達(dá)160m/s2。依據(jù)頻譜初步判斷二級存在油膜不穩(wěn)，已造成軸瓦損傷，要求安排停機(jī)檢查增壓機(jī)軸瓦。圖4是2007年8月至2008年10月檢修前的瀑布圖，從該圖上可以看到振動(dòng)值波動(dòng)情況。

三、故障原因分析

引起振動(dòng)加速度值波動(dòng)的主要譜線為齒輪嚙合頻率。二級加速度波動(dòng)原因可能與增壓機(jī)的氣體進(jìn)空分板式換熱器或軸承油膜不穩(wěn)定有關(guān)；為進(jìn)一步查找故障原因，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，分別在油箱過濾器前和過濾器后取油，送技術(shù)中心進(jìn)行全油樣光譜元素分析，油品化驗(yàn)全部合格。在運(yùn)行工藝、工況沒有變化的情況下，判斷是由于軸承油膜振蕩造成的溫度、加速度變化。油膜不穩(wěn)定對設(shè)備的危害很大，必須對設(shè)備解體檢查處理，才能消除設(shè)備故障。

四、檢修情況及處理措施

1.檢修情況

2008年10月20日開始檢修，解體打開齒輪箱后，發(fā)現(xiàn)二、三級，四、五級齒輪因發(fā)熱引起變色，并且積炭嚴(yán)重；同時(shí)發(fā)現(xiàn)二級的溫度探頭沒有定位卡（其他溫度探頭都有定位卡），引起溫度異常波動(dòng)的原因是該探頭松動(dòng)。

各級軸瓦都有不同程度的結(jié)焦情況，其中二級軸瓦的徑向與推力瓦塊最為嚴(yán)重。

2.處理措施

（1）用金相砂紙帶油將齒輪齒面結(jié)焦層去除。

（2）用金相砂紙帶油將軸瓦結(jié)焦層去除，發(fā)現(xiàn)瓦面并沒有受到傷害。軸頸用白布帶油加研磨膏進(jìn)行拋光。

（3）將測量二級推力軸瓦溫度的探頭金屬桿末端纏上生料帶并涂上密封膠，再插入探頭孔內(nèi)，這樣探頭桿與孔壁貼合緊密，加上密封膠的粘合，探頭就可固定。此外，新安裝一個(gè)二級推力軸瓦溫度探頭，將其延伸電纜引入端子箱作備用，以防原有的探頭出現(xiàn)故障，進(jìn)行更換。

增壓機(jī)組從國外海運(yùn)至國內(nèi)途中，齒輪箱受到了海水的侵蝕，造成了齒輪等部件的較為嚴(yán)重的銹蝕，雖然安裝期間對銹蝕部位進(jìn)行了處理，但已對齒輪嚙合精度、大齒輪推力環(huán)等接觸面造成了損害，從而影響了運(yùn)轉(zhuǎn)中齒輪的正常平穩(wěn)嚙合，大齒輪的推力環(huán)面的銹蝕雖然經(jīng)過處理，但與各級小齒輪的推力接觸面間的油膜形成遭到了破壞，使?jié)櫥艿揭欢ǖ挠绊?，以至小齒輪高速端有明顯的油溫高、結(jié)焦痕跡，結(jié)焦破壞了軸瓦油膜，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)。檢修中對齒面磨損缺陷進(jìn)行了研磨處理，但難以達(dá)到出廠嚙合的標(biāo)準(zhǔn)。

五、結(jié)束語

造成設(shè)備振動(dòng)異常的原因很多，要準(zhǔn)確判斷其原因，僅憑經(jīng)驗(yàn)或振動(dòng)值的大小，甚至猜測來判斷是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。只有通過平時(shí)大量數(shù)據(jù)積累和對機(jī)組工藝工況的了解，加上平時(shí)連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷分析才能正確判斷設(shè)備是否能長周期運(yùn)行，才能做到對設(shè)備缺陷或故障早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早處理，從而避免重大設(shè)備事故的發(fā)生。