離心式壓縮機可傾瓦軸承松動故障淺析

王明旭，劉勇先，劉志甄

（中國石油遼陽石化分公司尼龍廠，遼寧遼陽111003）

離心式壓縮機可傾瓦軸承松動故障淺析

王明旭，劉勇先，劉志甄

（中國石油遼陽石化分公司尼龍廠，遼寧遼陽111003）

大型壓縮機運行過程中振動會突然升高突然下降。對機組振動頻譜圖分析，根據(jù)振動趨勢和幅值考慮機組監(jiān)護運行，等待檢修時機處理機組可傾瓦軸承凸活塊斷裂故障。

離心式壓縮機；可傾瓦；頻譜圖分析；斷裂

1 引言

遼陽石化公司尼龍廠醇酮一車間新鮮空壓機C102機組，是1975年法國引進的RATEAU生產(chǎn)的大型離心式壓縮機，設備型號為CCMS4-27-6。該壓縮機分為低壓段和高壓段，低壓段4個葉輪，高壓段6個葉輪，入口壓力0.098（絕）MPa，出口壓力為2.6 MPa，電機功率為2700 kW，壓縮機通過增速器增速轉(zhuǎn)速為15000 r/min，一階臨界轉(zhuǎn)速為8000 r/min，二階臨臨界轉(zhuǎn)速為17000 r/min。高、低壓段軸承都采用4塊可傾瓦軸承。

2 機組振動情況說明

2009年8月大機組運行的過程中，在工藝參數(shù)沒有做任何調(diào)整的情況下，高壓缸出口瓦振動值雖然不是很高，波形圖上有明顯的消波現(xiàn)象（如圖1），頻譜圖中工頻為主、2倍頻、分頻成份都存在（如圖2），軸心軌跡圖中有犄角。

圖1 振動波形圖

3 故障分析

3.1 故障頻譜分析

高壓缸出口瓦振動值雖然沒有報警，波形圖上有明顯的消波現(xiàn)象（如圖1），頻譜圖中工頻為主、2倍頻、分頻成份都存在（如圖2），軸心軌跡圖中有犄角。如果波形圖中有消波現(xiàn)象，說明有可能是動靜件磨碰，如果頻譜圖中有2倍頻可能是對中問題，還有分頻成份有可能是油膜振蕩的問題，軸心軌跡有犄角說明對中可能有問題。對中問題振動特點是振動的穩(wěn)定性比較好，因為軸系對中不好一但機組運行后，機組軸系就不可能在改變了。但是振動能在高的位置停留幾分鐘后又能下降。因此本次故障是個綜合性的故障。

圖2 實時頻譜圖

圖3 實時軸心軌跡圖

3.2 軸承結(jié)構(gòu)分析

鑒于該機組振動特點，振動幅值不是很高，機組的聯(lián)鎖保護也是非常嚴格的，車間制定應急預案，機組振動超標就停機處理。機組運行堅持到2009年10月末，裝置正常停產(chǎn)檢修。對該機組的高壓出口軸承進行了檢查，發(fā)現(xiàn)該軸承的凸活塊斷裂。

該機組是法國30多年前的設備，可傾瓦軸承結(jié)構(gòu)簡圖，見圖4。

這種軸承的工作原理就是凸活塊安裝在瓦塊內(nèi)，凸活塊放置在凸活塊孔內(nèi)球面接觸，凸活塊可以在凸活塊孔內(nèi)根據(jù)需要有限制的活動，這樣就實現(xiàn)了瓦塊的可傾斜。此時瓦塊和軸徑的間隙最大，如果凸活塊斷裂其凸面部分還在凸活塊孔內(nèi)，凸活塊的柱體部分還在瓦塊內(nèi)。只有當柱面截面和凸面的截面完全重合時，才能與安裝時的間隙吻合。軸徑和軸瓦間隙規(guī)定控制在0.15～0.30 mm，根據(jù)30多年的運行經(jīng)驗2007年大修時把軸徑和軸瓦間隙控制在0.23 mm。當瓦塊位置改變時，軸瓦和軸徑的間隙就會減小。間隙變小那么油膜的形成就不好，直到影響機組的運行，在頻譜圖中表現(xiàn)出1/2倍頻。間隙變小機組的軸系對中情況就惡化，在頻譜圖中表現(xiàn)出2倍頻，因為這個間隙不是固定的，所以振動值不是穩(wěn)定在某個區(qū)間，而是隨機的變化。當振動加大時就會發(fā)生動靜件磨碰故障征兆，軸心軌跡紊亂。

圖4 可傾瓦軸承簡圖

4 故障處理

2009年10月29日，裝置窗口檢修期間更換該瓦塊，重新調(diào)整瓦間隙控制在0.21 mm。機組運行正常，振動值在0.15～0.20 mm范圍內(nèi)波動并且比較穩(wěn)定，機組一直運行到2013年6月大修。

5 結(jié)論

可傾瓦塊凸活塊斷裂故障是一個比較復雜的故障類型，它既有對中不好的故障特征，也有油膜振蕩的故障特征，同時也有動靜件磨碰類的故障特征，給故障分析帶來困難，希望通過本文給以后的故障分析提供一個參考。

［1］沈慶根，鄭水英.設備故障診斷［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2005，11.

Analysis of the Loosening Failure in Tilting Pad Bearings of Centrifugal Compressors

WANG Ming-xu，LIU Yong-xian，LIU Zhi-zhen
（PetroChina Liaoyang Petrochemical Branch Nylon Plant，Liaoyang 111003，China）

Aiming at the vibration suddenly increased and decreased during the operation of large type compressor，this paper analyzed the vibration spectrum of unit.Considering the monitoring operation of unit based on vibration trend and amplitude，the fracture failure of tilting pad bearings will be treated while overhaul.

centrifugal compressor；tilting pad；spectrum analysis；fracture

TH452

B

1006-2971（2014）06-0059-02

王明旭（1978-），男，遼寧人，工程師，2003年于沈陽化工學院過程裝備與控制工程專業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)任遼陽石化分公司尼龍廠醇酮一車間設備管理高級工程師。E-m a i l：w a n g m i n g x u@p e t r o c h i n a. c o m.c n

2014-06-23