大型離心壓縮機(jī)組振動(dòng)故障診斷與處理

李超華

摘 要：大型離心壓縮機(jī)運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)振動(dòng)故障的問題，嚴(yán)重影響實(shí)際的使用安全性與穩(wěn)定性。本文首先介紹了大型離心壓縮機(jī)的工況特征，其次對大型離心壓縮機(jī)發(fā)生振動(dòng)故障的特性進(jìn)行了分析與探討，然后分析了大型離心壓縮機(jī)發(fā)生故障的原因，最后則結(jié)合上述內(nèi)容，闡述了大型離心壓縮機(jī)故障排除策略，希望可以進(jìn)一步改善運(yùn)行環(huán)境，提升減振效果。

關(guān)鍵詞：大型離心壓縮機(jī);振動(dòng)故障;診斷策略

0 引言

大型離心壓縮機(jī)在科研、工業(yè)生產(chǎn)中都具有廣泛的應(yīng)用，作為重要的動(dòng)力設(shè)備，其同時(shí)也具有許多常規(guī)離心壓縮機(jī)所不具備的優(yōu)勢，包括結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工況穩(wěn)定性要求高等等，但是在應(yīng)用過程中，由于投產(chǎn)時(shí)間、運(yùn)行工況的變化，很容易出現(xiàn)設(shè)備故障的問題，如不及時(shí)進(jìn)行故障排除，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)安全事故。為了進(jìn)一步探討大型離心壓縮機(jī)的故障處理策略，現(xiàn)就某項(xiàng)目的具體大型離心壓縮機(jī)工況簡單介紹如下。

1 大型離心壓縮機(jī)組工況概述

大型離心壓縮機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中常用的機(jī)械設(shè)備，其具有體積大、結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜的特征，運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高負(fù)荷運(yùn)行的情況，所以很容易出現(xiàn)機(jī)械故障。采取科學(xué)的機(jī)械狀態(tài)調(diào)整與故障診斷監(jiān)控模式，可以顯著改善工況現(xiàn)狀。

本次研究選取某大型離心壓縮機(jī)組，該設(shè)備啟動(dòng)后出現(xiàn)兩端軸承振動(dòng)值超標(biāo)的問題，由于運(yùn)行的安全性受到威脅，無奈被迫停機(jī)。該機(jī)組的構(gòu)成圖如下圖1所示，根據(jù)圖中的構(gòu)成情況來看，該大型離心壓縮機(jī)設(shè)備主要包括有壓縮機(jī)、變速箱、電機(jī)構(gòu)成，各個(gè)部件之間由軸承相互連接，其中聯(lián)軸器分別為齒套聯(lián)軸器，整個(gè)大型離心壓縮機(jī)的運(yùn)行參數(shù)為額定功率5000kW，電壓10kV，額定轉(zhuǎn)速2900r/分。

2 大型離心壓縮機(jī)組振動(dòng)特性分析

結(jié)合大型離心壓縮機(jī)的振動(dòng)特征，對其安裝方式進(jìn)行分析，從而探究出相應(yīng)的振動(dòng)特性。采取簡化分析方法，離心式壓縮機(jī)的振動(dòng)來源通常來自于旋轉(zhuǎn)部件的重心偏移，由于重心偏離中心線，很容易出現(xiàn)基頻振動(dòng)的問題。實(shí)際上，大型離心壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，離心式壓縮機(jī)與變速箱會(huì)借助于齒套連軸設(shè)備來達(dá)到相應(yīng)的動(dòng)力傳遞效果。在支撐與轉(zhuǎn)軸彈性變化相對穩(wěn)定的情況下，軸心線與齒套之間會(huì)存在一個(gè)夾角，這個(gè)夾角的運(yùn)動(dòng)模型相對確定，會(huì)圍繞著中軸進(jìn)行一定角速度的旋轉(zhuǎn)。在齒套的聯(lián)軸器部分，軸心線與齒套會(huì)形成一定的夾角，此時(shí)坐標(biāo)系當(dāng)中的轉(zhuǎn)速相對確定。由于不同的轉(zhuǎn)速存在一定的誤差，所以全部以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)套齒隨著轉(zhuǎn)軸過度的情況，整個(gè)嚙合長度會(huì)發(fā)生變化，隨之會(huì)想著降低配合的齒面長度發(fā)展。整個(gè)半軸套齒會(huì)想著正方向移動(dòng)，此時(shí)齒面會(huì)受到較大的摩擦力影響。一般來說，轉(zhuǎn)軸的上方會(huì)出現(xiàn)最大嚙合長度的影響，始終想著增長配合的角度發(fā)展，此時(shí)半軸齒套會(huì)向著負(fù)方向變化。由此可見，軸向的周期性振動(dòng)往往與平行偏角當(dāng)中的振動(dòng)有關(guān)。大多數(shù)情況下，由于軸系不會(huì)對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生更高的附加載荷，所以軸承的振動(dòng)不會(huì)超過標(biāo)準(zhǔn)，但是隨著載荷的增加，可能會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)對于負(fù)載的敏感度增加的情況，進(jìn)一步導(dǎo)致負(fù)荷的增加。軸系當(dāng)中振動(dòng)信號的頻譜主要以一倍頻和二倍頻為主，軸系對稱不足，二倍頻的分量占比會(huì)增加，這也是導(dǎo)致出現(xiàn)大型離心壓縮機(jī)振動(dòng)加劇的重要原因。

3 大型離心壓縮機(jī)組振動(dòng)故障診斷

大型離心壓縮機(jī)的振動(dòng)故障排除，關(guān)鍵在于故障的診斷，除了需要做好振動(dòng)測量，還需要借助于在線分析系統(tǒng)來確保故障診斷的精準(zhǔn)度、時(shí)效性，現(xiàn)探討如下。

3.1 振動(dòng)測量

振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集是數(shù)據(jù)測量的基礎(chǔ)條件，首先需要做好壓縮機(jī)、變速箱、左右軸承的傳感器設(shè)置工作，確保傳感器能夠?qū)φ駝?dòng)進(jìn)行精準(zhǔn)的測量。一般來說，選擇進(jìn)口的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)能夠確保振動(dòng)信號的分析效果。在做好采樣設(shè)置工作后，需要做好積分處理，對振動(dòng)的速度進(jìn)行采樣分析，采用實(shí)時(shí)頻譜來進(jìn)行跟蹤測量，有必要的話可以做好總量與不同頻率的振動(dòng)值分別測量，確保整體測量的效果。在本次研究中，根據(jù)振動(dòng)的劇烈程度與采樣率來進(jìn)行振動(dòng)信號積分情況的分析研究即可。

3.2 振動(dòng)分析診斷

振動(dòng)分析診斷工作需要參考相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，一般來說大型離心壓縮機(jī)的振動(dòng)值不得超過4.2mm/s，結(jié)合具體的機(jī)組特征與使用的年限，可以適當(dāng)予以放寬，但是整體差異不得超過100%。本項(xiàng)目分析過程中，電機(jī)的振動(dòng)頻率以及振動(dòng)基本條件都需要做好診斷，同時(shí)還采用螺栓連接處針對性檢驗(yàn)的方法，確保振動(dòng)分析工作的效果?，F(xiàn)階段電機(jī)屬于直接啟動(dòng)模式，壓縮機(jī)則作為節(jié)流啟動(dòng)單元，針對機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)和全過程變載運(yùn)行監(jiān)測。根據(jù)具體的調(diào)整情況來進(jìn)行振動(dòng)總量的分析，分析過程中主要針對電機(jī)的前部、水平位置、軸向以及其他位置的振動(dòng)頻率進(jìn)行分析整理，振動(dòng)值沒有超過限制的數(shù)值，運(yùn)行整體穩(wěn)定。但是在后續(xù)的測試過程中發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間延長，出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)的趨勢就越來越大，最后已經(jīng)達(dá)到了嚴(yán)重超標(biāo)的情況，此時(shí)齒輪箱的振動(dòng)值雖然不高，但是由于啟動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常撞擊，所以也會(huì)導(dǎo)致擠壓痕跡擴(kuò)大。結(jié)合具體的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行分析，軸線的中心區(qū)域存在傾角與偏移問題，所以嚙合不到位是導(dǎo)致出現(xiàn)振動(dòng)加劇的主要原因。根據(jù)上述分析結(jié)果來看，齒輪箱內(nèi)部存在脫離嚙合以及嚙合沖擊的情況，導(dǎo)致出現(xiàn)振動(dòng)加劇的原因是安裝誤差以及長期使用導(dǎo)致的局部嚙合脫離，另外還有一些因素包括軸承的剛度不足、預(yù)緊力下降等等，都是出現(xiàn)振動(dòng)故障的原因。

4 大型離心壓縮機(jī)組振動(dòng)故障的處理措施

結(jié)合上述分析結(jié)果，大型離心壓縮機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)故障的原因已經(jīng)確定，現(xiàn)就相關(guān)故障的處理措施分析如下。

首先，開蓋并對變速箱進(jìn)行安裝參數(shù)測量，對安裝精度不足的問題進(jìn)行調(diào)整，特別是解決一些不符合檢查標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目，及時(shí)消除異常運(yùn)行的狀態(tài)，恢復(fù)到調(diào)試運(yùn)行的合理狀態(tài)。其次，機(jī)組運(yùn)行停機(jī)后進(jìn)行同軸度與熱變形量測量，對機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行對比，以此來確定熱量對偏差帶來的影響，為更好的完成參數(shù)調(diào)整與信息調(diào)節(jié)奠定基礎(chǔ)。最后，針對大型離心壓縮機(jī)的前軸預(yù)緊力進(jìn)行調(diào)整，通過上述分析，可以得到相關(guān)測試點(diǎn)振動(dòng)值的變化情況，通過預(yù)緊力調(diào)整，加固緊固螺栓的約束力可以更好的滿足生產(chǎn)安全的控制需求。在經(jīng)過單機(jī)調(diào)試后，對整體的振動(dòng)總量進(jìn)行穩(wěn)定性的控制，并實(shí)施效果評估。經(jīng)過評估后發(fā)現(xiàn)，大型離心壓縮機(jī)的前軸測點(diǎn)振動(dòng)總量得到了合理的控制，整體運(yùn)行穩(wěn)定性顯著提升。經(jīng)過多次機(jī)械磨合運(yùn)行后，機(jī)組的測點(diǎn)振動(dòng)值都在限定范圍內(nèi)，同時(shí)振動(dòng)異常聲響減少，接觸面得到了改善。經(jīng)過多次單機(jī)加載運(yùn)行以及聯(lián)合調(diào)試后，都沒有出現(xiàn)任何問題，證明該故障已經(jīng)得到解決。

5 總結(jié)

綜上所述，大型離心壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些振動(dòng)故障風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些分析，做好科學(xué)振動(dòng)分析診斷工作，才能夠在最短的時(shí)間內(nèi)解決故障風(fēng)險(xiǎn)，延長設(shè)備的使用壽命。在本項(xiàng)目中采取了科學(xué)的振動(dòng)分析模式，在確定振動(dòng)故障的來源后，采取了機(jī)械磨損運(yùn)行調(diào)試工作，經(jīng)過技術(shù)調(diào)整，最終變速箱的異常振動(dòng)消失，多級聯(lián)合調(diào)試的效果得以實(shí)現(xiàn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙躍峰.離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的分析和處理[J].化工管理，2019（19）：166-167.

[2]侯建偉.離心壓縮機(jī)組振動(dòng)故障機(jī)理、辨識和應(yīng)對措施[J].化工管理，2019（17）：149-150.

[3]李永強(qiáng).離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的分析和處理[J].化工管理，2019（08）：141-142.

[4]李金波.離心壓縮機(jī)組振動(dòng)故障機(jī)理、辨識和應(yīng)對措施[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2019，40（01）：22-26+29+6.

[5]張勇.離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的分析和處理[J].石化技術(shù)，2018，25（09）：54.