離心壓縮機振動故障的分析和處理

孫東華　王維東

摘 要：機器基礎的不均勻沉降等，造成機器工作時各轉(zhuǎn)子軸線之間產(chǎn)生不對中。不對中將導致軸向、徑向交變力，引起軸向振動和徑向振動。由于不對中引起的振動會隨著對中嚴重程度的增加而增大。文章對離心壓縮機振動故障進行分析，并提出了處理建議。

關鍵詞：離心式壓縮機；振動故障；振動故障處理；故障分析

中圖分類號：TH452 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0130-01

××研究院目前共有四臺DA型離心壓縮機，主要用于滿足航空發(fā)動機地面試驗提供氣源。自汶川5·12大地震后其中一臺壓縮機有嚴重的振動故障，故障主要表現(xiàn)為軸瓦巴氏合金脫落、齒輪磨損、機器發(fā)生異常振動，猶其是軸向振動嚴重超標。安全隱患極大。由于這種壓縮機結構復雜，安裝精度要求較高，壓縮機又沒有安裝軸振動傳感器，這就為振動監(jiān)測及故障診斷造成了一定的困難。

1 設備基本情況

該機組型號為DA 1000-51，電機轉(zhuǎn)速為2 985 r/min（約50 Hz）機組功率為5 000 kW，流量為1 000 m3/min，主軸轉(zhuǎn)速為5 400 r/min，轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為2 400 r/min。壓縮機通過前后軸承座支承前后在兩塊底座（臺板），底座上裝有四個滑銷，均留有一定的間隙，以保證壓縮機缸體軸向和徑向的熱膨脹。前軸承徑向橢園軸承，后軸承是徑向、止推聯(lián)合滑動軸承。轉(zhuǎn)子止推軸承布置在排氣側，運行時轉(zhuǎn)子有相對氣缸向進氣側竄動的軸向力。軸瓦面是巴氏合金，屬強制潤滑。沒有安裝軸振動傳感器。增速器齒輪是人字齒輪，大齒輪齒數(shù)95，小齒輪齒數(shù)40。增速機與電機、壓縮機均通過齒輪聯(lián)軸器轉(zhuǎn)遞扭矩。機組配套及測點示意圖，如圖1所示。

2 振動故障

2.1 故障特征

該機組經(jīng)5·12大地震使設備基礎產(chǎn)生了不均勻沉降，電機6號軸承基礎壓機1號軸承基礎低45 mm，軸承座標高及水平位置、軸系連接的同心度和平直度都產(chǎn)生變化。機組運行時1號、2號、3號軸承的振動十分明顯。增速機振動也大，運轉(zhuǎn)的聲音異常，軸承溫度上升很快。高速齒輪很可能有故障。用本特利測振儀得到各軸承，垂直、水平、軸向三個位置振動頻譜圖。

轉(zhuǎn)速為5 440 r/min（91 Hz）壓縮機轉(zhuǎn)子激起的基頻振動最大達到35 mm/s，壓縮機1號軸承各測點壓縮機轉(zhuǎn)子激起的基頻振動分別為7.9 mm/s、5.9 mm/s、22.2 mm/s。

壓縮機2號軸承各測點壓縮機轉(zhuǎn)子激起的基頻振動分別為1.6 mm/s、6.6 mm/s、12.6 mm/s。且有較豐富的頻率成份和較大的二倍頻成份。

增速機基頻振動較大，3號軸承垂直振動6.9 mm/s、水平振動5.9 mm/s，4號軸承垂直振動4.6 mm/s、水平振動5.3 mm/s，首先電機轉(zhuǎn)速是49.6 Hz；齒輪嚙合頻率為：

49.6X95=4715.17 Hz

懷疑為齒輪對的配合間隙較大，齒輪的中心距超差，引起的共振現(xiàn)象。

2.2 故障處理

離心機開蓋檢查，并測量機組中心包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支承轉(zhuǎn)子各軸承座標高及水平位置、軸系連接的同心度和平直度三項內(nèi)容，如其偏差過大可能會引起汽流激振、動靜碰磨。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，會使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強迫振動，經(jīng)查壓縮機與增速機高速軸不對中。壓縮機的對中數(shù)據(jù)，如圖2所示。

可看出其聯(lián)軸節(jié)徑向、端面開口都存在顯著偏差，當端面上開口時，會使聯(lián)軸器相鄰的兩個軸瓦載荷增加；圓周差會使圓周較低的相鄰軸瓦載荷減少；聯(lián)軸器不對中時，軸向振動較大，隨著轉(zhuǎn)速升高，振幅增長得很快，轉(zhuǎn)速降低時，振幅可趨近于零。

檢查時還發(fā)現(xiàn)在1#軸承瓦忱上有一細小裂紋，長約30 mm，肉眼可見。在檢查軸瓦緊力時也有發(fā)現(xiàn)：1#和2#軸承軸瓦墊塊和洼窩接觸處產(chǎn)生明顯撞擊痕跡，金屬表面有疲勞剝落現(xiàn)象，就將原設備技術文件規(guī)定的緊力0.03～0.07 mm增加到0.12 mm。電機側聯(lián)軸節(jié)不同軸度也較大。其原因基礎產(chǎn)生了不均勻沉降，各軸承座標高及軸系水平成傾斜狀態(tài)，壓縮機機組各轉(zhuǎn)子中心線不能夠形成一條連續(xù)平滑的公共中心線。設備基礎加固處理、軸承座標高及水平位置、軸系連接的同心度和平直度重新調(diào)整找正（規(guī)定值），更換新忱，并將1#軸瓦更換（巴氏合金有脫落現(xiàn)象）再次開機運行正常。

2.3 排除故障的措施

精確調(diào)整增速機與電機和壓縮機同軸度之前，增速機開蓋檢查發(fā)現(xiàn)，增速機軸承向徑間隙普遍超大，軸向間隙竟比規(guī)定值大0.4 mm。齒輪中心距和交叉度也嚴重超差，造成低速軸與高速軸嚙合不好，配合間隙較大，齒輪對運行過程中所受的沖擊較大。一、二級軸承振動就波動大，引起齒輪共振。增速機運行時的軸承潤滑油壓力、溫度、回油量及齒輪的嚙合頻率，都反映了以上問題。

將增速機的四個軸承全部更換，依據(jù)設備技術文件的要求，對齒輪對嚙合調(diào)整和軸瓦研磨，保證增速機各部件裝配精度要求，再次開機運行正常。

3 結 語

DA1000-51離心壓縮機（已使用20 a）在檢修前各軸承，垂直、水平、軸向三個位置的振動均超出上表（不允許）的規(guī)定，軸向振動超出數(shù)倍。檢修后的振動除1#軸承軸向振動5.6 mm/s，其它軸承的振動值均在（允許）范圍內(nèi)，用便攜式測振儀和本特利測振儀同時檢測，滿足了使用要求。

我們認為，振動設備故障的診斷和處理應先檢查設備各部件裝配精度，所有數(shù)據(jù)都符合規(guī)范和廠家技術要求，先排除一些不規(guī)范的因素。但已使用20 a左右老設備振動故障的診斷處理時，及時檢查和增加緊力，不能局限于規(guī)范和廠家技術要求，設備使用時間長軸瓦在洼窩內(nèi)支承剛度降低，并且轉(zhuǎn)子平衡技術和精度以前也不如現(xiàn)在。

離心壓縮機機組振動設備故障的診斷和處理，使我們感到故障與征兆不完全是一一對等的關系，有時各種故障同時發(fā)生、同時存在。正確判斷和處理故障不僅要對設備非常了解和熟悉，還需要撐握振動學方面的知識。

參考文獻：

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