D H 90型空壓機(jī)振動(dòng)高的原因分析及處理

王 帥，蘆 川，王延召，趙健信

（安陽鋼鐵股份有限公司制氧廠，河南安陽 455004）

1 引言

安陽鋼鐵股份有限公司制氧廠2#14000空壓機(jī)由沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)，型號：D H-90,排氣量73000m3/h，為單進(jìn)氣、雙軸、齒輪式、四級等溫離心式壓縮機(jī)。由型號為T 7200-4/1430的電動(dòng)機(jī)為其供能，通過齒式聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)增速器大齒輪，大齒輪驅(qū)動(dòng)兩側(cè)平行配置的呈H型布置的兩個(gè)從動(dòng)小齒輪軸，轉(zhuǎn)速（低速軸/高速軸）為：7142/9090r/m i n，一、二級葉輪和三、四級葉輪分別由兩個(gè)小齒輪帶動(dòng)，每級葉輪在水平和垂直方向上各有一個(gè)測振點(diǎn)，四個(gè)葉輪分別對氣體做功，氣體經(jīng)擴(kuò)壓流動(dòng)后壓力和溫度均得到升高；同時(shí)氣體在三個(gè)中間冷卻器中進(jìn)行冷卻，以期最大限度達(dá)到等溫壓縮。機(jī)組結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 空壓機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 故障現(xiàn)象

此臺(tái)空壓機(jī)自2001年投產(chǎn)以來運(yùn)行基本正常，從2011年7月25日開始，三四級振動(dòng)值不斷升高，尤其是三四級水平方向的振動(dòng)逐漸超過設(shè)計(jì)停車值。但因當(dāng)時(shí)公司生產(chǎn)需要，不能臨時(shí)停車檢修，經(jīng)廠專題會(huì)議討論，決定暫時(shí)把振動(dòng)聯(lián)鎖停車值調(diào)高到90μm，維持生產(chǎn)正常，如果期間四個(gè)振動(dòng)值都超出了設(shè)計(jì)停車值，就必須停車檢修。這種狀態(tài)一直持續(xù)到9月12日停車檢修。期間振動(dòng)值變化情況如表1所示。

表1 振動(dòng)值變化表 μm

3 原因查找

根據(jù)我廠實(shí)際情況和對本臺(tái)設(shè)備的長期監(jiān)測，對下列可能引起本臺(tái)設(shè)備振動(dòng)高的原因進(jìn)行了分析和排查。

3.1 壓縮機(jī)與電機(jī)軸對中

壓縮機(jī)與電機(jī)軸對中不好是導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)增大的直接原因，為了確保聯(lián)軸器對中良好，用激光對中儀檢查了電機(jī)與壓縮機(jī)的對中情況，結(jié)果在常溫20℃左右的情況下，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)與空壓機(jī)對中情況沒有問題，所以對中問題不是造成本臺(tái)設(shè)備振動(dòng)大的主要原因。本次對中數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 對中數(shù)據(jù)對比表 m m

3.2 中間冷卻器析出的冷凝水

D H 90型空壓機(jī)為等溫型空氣壓縮機(jī)，要求各級的進(jìn)口溫度接近常溫，這樣能提高壓縮機(jī)的空氣流量。為了把高溫氣體冷卻到常溫，在一、二、三級的排氣口各安裝一臺(tái)水冷卻器。高溫氣體在冷卻過程中，會(huì)產(chǎn)生冷凝水，可以通過疏水閥排除，但中間冷卻器的排水方式不當(dāng)或排水不及時(shí)，將會(huì)造成冷凝水積聚，積水在冷卻器內(nèi)增多后容易被氣流夾帶而對葉輪產(chǎn)生沖刷，也會(huì)加大機(jī)器振動(dòng)。

檢修中把機(jī)組級間換熱器的排凝口加大，排凝管線改為不銹鋼管線，確保級間換熱器不會(huì)因排凝管線堵塞造成液擊。通過采取上述改造措施后，葉輪的沖刷現(xiàn)象從根本上得到了解決。

處理后，果然起到了一定的效果。三四級振動(dòng)有所下降，調(diào)整后的振動(dòng)數(shù)據(jù)如表3。

表3 冷卻器處理前后振動(dòng)值對比表 μm

經(jīng)過調(diào)整，振動(dòng)值平均下調(diào)10μm。但調(diào)整后的數(shù)值仍然達(dá)不到要求，所以中間冷卻器析出的冷凝水不是主要原因。

3.3 轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡故障

由于我廠周圍環(huán)境較差，空氣中的灰塵較多，設(shè)備經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行后，葉輪上會(huì)有一層較厚的積灰，影響轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡。于是在設(shè)備拆卸后，對三四級轉(zhuǎn)子做了動(dòng)平衡試驗(yàn)，最終不平衡量為280m g，小于標(biāo)準(zhǔn)值430m g。從而排除了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡故障引起本臺(tái)設(shè)備振動(dòng)的因素。

3.4 齒輪副嚙合精度差

齒輪傳動(dòng)要保證齒面有一定的接觸面積和正確的接觸位置，如果齒側(cè)間隙過大或過小都將增加附加載荷，增加齒輪傳動(dòng)的磨損，從而導(dǎo)致振動(dòng)增大。而輪齒接觸面積不正確，也會(huì)造成局部應(yīng)力集中，加速輪齒磨損，導(dǎo)致振動(dòng)增大。本次設(shè)備停車后，首先用打表法對齒側(cè)間隙進(jìn)行了檢查，齒側(cè)間隙0.65 m m，在正常范圍（0.51m m～0.84m m）之間，然后用涂色法檢查了齒輪嚙合跡線，嚙合跡線沿齒寬方向均勻分布且接觸面積大于標(biāo)準(zhǔn)（80%）。說明齒輪嚙合精度差也不是引起本臺(tái)設(shè)備振動(dòng)大的主要因素。

3.5 軸瓦與軸頸的配合

軸瓦與轉(zhuǎn)子的配合情況是影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的重要原因，軸瓦與軸頸不能均勻接觸以及軸瓦間隙過大和緊力過小都會(huì)導(dǎo)致軸承振動(dòng)升高。我廠D H-90型空壓機(jī)軸承為剖分式可傾瓦軸承，其中上瓦2個(gè)瓦塊，下瓦3個(gè)瓦塊，共5個(gè)瓦塊。軸瓦示意圖如圖2。在檢查三四級軸瓦與軸徑的配合情況情況時(shí)發(fā)現(xiàn)三級軸承下瓦側(cè)面標(biāo)號為5的瓦塊的厚度要比四級軸承相對應(yīng)的瓦塊厚度大出0.08m m，高于標(biāo)準(zhǔn)要求0.02m m，這樣轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子兩端水平方向的受力不均勻，直接導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子的振動(dòng)增大，所以軸瓦與軸頸的配合應(yīng)該是引起本臺(tái)設(shè)備振動(dòng)的主要因素。

圖2 空壓機(jī)軸瓦分布示意圖

3.6 潤滑油油質(zhì)變差

油質(zhì)不好很容易導(dǎo)致軸瓦積碳，從而導(dǎo)致軸瓦所形成的油膜不理想，使振動(dòng)逐漸增加。由于該潤滑油運(yùn)行一年多未更換，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)潤滑油油質(zhì)變差，各種理化指標(biāo)已經(jīng)有所改變，設(shè)備檢修時(shí)也發(fā)現(xiàn)軸瓦上有黑色積碳，所以潤滑油質(zhì)差也應(yīng)該是導(dǎo)致本套設(shè)備振動(dòng)大的要因。

4 處理經(jīng)過

經(jīng)過分析，確定了轉(zhuǎn)子與軸瓦配合不當(dāng)和潤滑油油脂變差為引起空壓機(jī)三四級振動(dòng)高的主要原因。2011年9月對以上兩個(gè)原因進(jìn)行了處理。

（1）將三級軸承厚度大的瓦塊拆下，從備件瓦塊中選擇一個(gè)厚度與四級對應(yīng)瓦塊接近的瓦塊，由于備件瓦塊仍然比四級對應(yīng)瓦塊厚0.03m m，仍然高于標(biāo)準(zhǔn)要求0.02m m，于是將備件瓦塊放在細(xì)砂紙上，對其瓦背打磨，使其與四級對應(yīng)瓦塊厚度差降至0.02m m后回裝，回裝后對軸瓦間隙和緊力重新進(jìn)行了檢測，以保證兩副軸瓦與主軸配合良好。

（2）為了保證設(shè)備潤滑系統(tǒng)的清潔，在軸承和油管進(jìn)油箱前法蘭處用120目～200目的不銹鋼網(wǎng)對潤滑系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)進(jìn)行了過濾，然后將潤滑油全部更換為新油。

5 處理結(jié)果

經(jīng)過處理，9月22日順利開車，開車后振動(dòng)值一直比較正常。檢修前后振動(dòng)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 檢修前后空壓機(jī)三四級振動(dòng)對比表 μm

6 結(jié)束語

對本臺(tái)設(shè)備振動(dòng)原因進(jìn)行分析和對癥處理后，從表4可以看出，此空壓機(jī)三四級振動(dòng)明顯下降，且振動(dòng)值遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)停車值，為機(jī)組安全運(yùn)行提供了有力保障。本次檢修也為此型號空壓機(jī)的同類故障提供了一定的借鑒。

[1]金鎖英等.空分裝置空壓機(jī)振動(dòng)及故障診斷[J].通用機(jī)械，2004(5)：67-69.

[2]廖伯瑜.機(jī)械故障診斷基礎(chǔ)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

[3]于濤.空分裝置空壓機(jī)振動(dòng)監(jiān)測及故障診斷[J].煉油技術(shù)與工程，2005(12)：36-39.

[4]王江萍.機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[5]王瑾輝等.D H 90空壓機(jī)振動(dòng)的原因分析與對策[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(2)：183-185.