鐵譜分析技術在離心式壓縮機故障診斷的應用

李 佳

（大慶石化公司設備監(jiān)測診斷中心，黑龍江大慶 163714）

0 引言

鐵譜分析是一種提取、觀察機組潤滑油中具有磨損特征的金屬磨粒的技術，通過觀察金屬磨粒的分布、材質(zhì)、數(shù)量、尺寸等有效信息，可以判斷機組傳動部位是否發(fā)生磨損。某石化企業(yè)化肥廠1臺離心式壓縮機，由低壓缸（5CK57）、高壓缸（7CK31）、增速器、齒式聯(lián)軸器等組成（圖1）。通過透平后，低壓缸入口壓力0.091 3 MPa，出口壓力0.528 MPa，額定轉(zhuǎn)速6600 r/min；高壓缸入口壓力0.599 MPa，出口壓力3.5 MPa，額定轉(zhuǎn)速10 700 r/min。壓縮機缸體均為水平剖分式，介質(zhì)為空氣，高低壓缸結構相同徑向軸承為5塊調(diào)心可傾瓦，軸向軸承形式為金絲伯雷型，潤滑油為46#透平油。

圖1 機組結構

1 分析與診斷

采用法國生產(chǎn)便攜式振動分析儀DB01對壓縮機軸承部位進行振動數(shù)據(jù)采集，用 XRO V4.0.3軟件對振動數(shù)據(jù)進行頻譜分析；采用FTP-X2型分析式鐵譜儀對機組潤滑油進行鐵譜分析。

1.1 振動分析

一段時間以來，齒輪箱輸入、輸出軸水平方向振動值偏大，最近一次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)5點水平方向振動值17 mm/s，8點水平方向振動值18.3 mm/s，8點軸向振動值17 mm/s，累計分析監(jiān)測值均有所增大并呈上升趨勢。從頻譜上觀察，振動值增加主要成分為1倍頻。此外，受非線性振動影響，還出現(xiàn)一些振幅較小的高次諧波分量（圖2）。分析認為機組轉(zhuǎn)子可能存在不平衡現(xiàn)象。

1.2 鐵譜分析

取油箱中油做鐵譜分析。油樣外觀渾濁，底部沉積雜質(zhì)。在雙色低倍鐵譜顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)整個譜片上分布有大量鐵磁性金屬磨鏈，入口處尺寸較粗大，出口處尺寸較細小。譜片上存在較多有色金屬磨粒，磨粒尺寸的 4處，的有 39 處，其他尺寸較小。存在少量大尺寸巴氏合金磨粒和存在少量切削磨粒，存在大量疲勞磨損磨粒和較多黑色氧化鐵和紅色氧化鐵。鐵譜分析圖像如圖3、圖4所示。

圖2 8H水平方向頻譜圖

圖3 100倍光源（白/綠）

圖4 400倍光源（白/綠）

1.3 診斷

大量疲勞磨損磨粒和金屬氧化物的出現(xiàn)，說明機組轉(zhuǎn)動部件存在潤滑不良現(xiàn)象，摩擦副之間的干摩擦造成金屬磨粒的高溫氧化現(xiàn)象。大尺寸巴氏合金剝落以及切削磨損磨粒，從另一個方面說明機組轉(zhuǎn)動部件受應力作用存在疲勞破壞和脆性剝落等現(xiàn)象。

綜合診斷，機組轉(zhuǎn)動部件存在嚴重磨損現(xiàn)象。

1.4 驗證

根據(jù)診斷結果，對該機組停機檢修，拆機后發(fā)現(xiàn)高壓缸軸承瓦面嚴重磨損。經(jīng)過檢修處理后，機組開車，對機組各點進行振動監(jiān)測，振值均在合理范圍內(nèi)，機組運行情況良好。

2 結論

鐵譜分析技術可以非常直觀地判斷離心式轉(zhuǎn)動設備的轉(zhuǎn)動部件是否發(fā)生磨損現(xiàn)象，將其與振動分析聯(lián)合使用，將大大提高機組故障診斷的準確性。