DH63型空壓機(jī)振動故障分析及處理

1、FaultsAnalysisandTreatmentofVibrationforDH63AirCompressorAbstract:Inthispaper,theairpressorunitismonitoredonconditionthroughtheon-linemonitoringsystem.Thereasonofvibrationproducedintheprocessofrunningofairpressorisanalyzedbasedontherelevantfaultsdiagnosisbythespectrumandphasecharacteristicandthelocu

2、sofshaft.Furthermore,themeasuresofreducingvibrationarepointedoutandthepredictionmaintenanceforequipmentisrealized.Thus,itensuresthepressorworkingsafelyandreliably.Keywords:airpressor;vibration;faultsanalysis;treatment0引言空分裝置作為煉化企業(yè)的主要裝置，承擔(dān)為下游生產(chǎn)裝置提供合格的氧氣、氮?dú)夂推渌嚓P(guān)氣體的重要任務(wù)，是保證下游裝置長周期安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。空壓機(jī)作為空分裝置中的關(guān)鍵設(shè)

3、備，對其進(jìn)行振動狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷，確保其正常顯得至關(guān)重要。某廠生產(chǎn)的空壓機(jī)是4級4段離心式壓縮機(jī)，其型號為DH63-17，同步電動機(jī)功率為3700kW，轉(zhuǎn)速為1480rmin，電動機(jī)通過聯(lián)軸器與壓縮機(jī)變速箱輸入軸相聯(lián)，再通過齒輪變速箱大齒輪帶動兩邊小齒輪輸出軸，其中低速軸轉(zhuǎn)速為9800rmin，高速軸轉(zhuǎn)速為12000rmin，3根軸的前后軸承均為徑向推力混合軸承，徑向軸承為五瓣瓦式自動調(diào)心滑動軸承，推力軸承為滑動推力軸承，前后軸封均為迷宮密封1。 1振動故障分析機(jī)組結(jié)構(gòu)簡圖及測點(diǎn)分布1所示?？諌簷C(jī)采用美國ENTEK-IRD的ENTRX網(wǎng)絡(luò)化高速在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)

4、3、4級軸測點(diǎn)振動開始緩慢上升，其中3B測點(diǎn)從11m上升到14m，4B測點(diǎn)從31m上升到38m，振動趨勢2所示。機(jī)組的振動雖然遠(yuǎn)未達(dá)到報(bào)警值(機(jī)組振動報(bào)警值為70m)，但由于機(jī)組振動波動越來越頻繁，嚴(yán)重影響了裝置的安全生產(chǎn)。為了更好地掌握空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，對導(dǎo)致空壓機(jī)產(chǎn)生振動的原因進(jìn)行了分析。從所記錄的機(jī)組3B、4B點(diǎn)頻譜趨勢圖（圖3）看出，3B、4B的頻譜幅值一直在不斷加大，振動頻率主要表現(xiàn)在200Hz，而此頻率正好是轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的工頻成分（fr=n/60=12000/60=200Hz；n為高速軸轉(zhuǎn)速），其它頻率成分振動變化較小。從振動頻譜來看，如果是旋轉(zhuǎn)失速，振動主要發(fā)生在頻率為0.8和0.

5、2倍的分頻工頻上；如果是由于軸承油膜振蕩引起的，油膜的振動頻率約為工頻的1/2倍，那么在1/2倍工頻處的振幅應(yīng)比較大，但頻譜圖上1/2倍工頻處的振幅值基本沒有，因此可以排除旋轉(zhuǎn)失速和軸承油膜失穩(wěn)等故障2。根據(jù)典型故障的振動特征，振動頻譜中主振頻率主要表現(xiàn)在200Hz，可以初步判斷故障原因很可能是轉(zhuǎn)子不平衡或者是軸瓦磨損3。為了進(jìn)一步確定故障原因，對在兩個(gè)相互垂直的徑向安裝測振傳感器測得合成的軸心軌跡圖（圖5）進(jìn)行了分析。從圖中看出，軸心軌跡的形狀是橢圓形，橢圓形狀比振動正常時(shí)有所增大，且軌跡集中，不紊亂，進(jìn)一步說明振動是由轉(zhuǎn)子不平衡引起的；而且由于旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向相同，這說明振動是由于

6、轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生了與不平衡力相類似的新激振力引起的。因?yàn)槿绻怯捎趧?、靜部件碰撞時(shí)引起的振動軸心軌跡的運(yùn)動方向與轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向相反4。另外，軸心軌跡形狀比振動正常時(shí)有所增大，說明隨著不平衡的加劇，軸瓦進(jìn)一步磨損，從而導(dǎo)致3、4級振動逐步增大。綜合各方面的因素，得出以下結(jié)論：（1）由于介質(zhì)沖刷及葉輪結(jié)垢，造成高速轉(zhuǎn)子葉輪不平衡；（2）高速軸瓦逐漸出現(xiàn)磨損，軸瓦間隙變大。引起轉(zhuǎn)子積灰或葉輪損傷的主要原因有機(jī)組進(jìn)口過濾器的過濾效果差、空壓機(jī)級間管道和冷卻器內(nèi)壁積灰、銹蝕、結(jié)垢等5。（1）空氣過濾效果差空氣過濾器作為壓縮機(jī)的保護(hù)裝置，在保證壓縮機(jī)平衡運(yùn)行方面起著很重要的作用。如果空氣過濾器效果不好，空氣中的

7、雜質(zhì)就會較多地進(jìn)入壓縮機(jī)，混入壓縮空氣中，造成葉輪積灰嚴(yán)重，壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，積在葉輪上的灰塵或其他氧化物會不均勻脫落，致使轉(zhuǎn)子平衡被破壞，造成機(jī)組振動增大，這是引起振動的主要原因。（2）中間冷卻器及級間管銹蝕空氣中間冷卻器及級間管材質(zhì)為普通碳鋼，空氣中帶腐蝕性成份的冷凝水對冷卻器外殼內(nèi)壁及管道腐蝕嚴(yán)重，若腐蝕生成的物質(zhì)沖刷葉輪或附著在葉輪上，就可能造成轉(zhuǎn)子平衡被破壞，振動加劇。（3）中間冷卻器析出的冷凝水中間冷卻器的排水方式不當(dāng)或排水不及時(shí)，將會造成冷凝水積聚，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。2處理措施提高過濾后空氣的質(zhì)量，減少空氣含塵量，就會大大減少壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪在運(yùn)行過

8、程中的結(jié)垢或機(jī)械雜質(zhì)對葉輪的沖刷，從而減輕轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中因結(jié)垢而產(chǎn)生的不平衡或者機(jī)械雜質(zhì)對葉輪沖刷造成的葉輪損傷。可將原噴吹濾袋過濾器整體更換為框式過濾器，其采用兩級過濾元件，第一級為板式過濾棉；第二級為高效過濾器，濾材為高效玻纖濾紙，由于采用兩級過濾，過濾精度得到提高，不僅改善了空氣過濾效果，而且可以在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下短時(shí)間內(nèi)更換濾芯，操作維護(hù)方便。通過提高進(jìn)入壓縮機(jī)的空氣質(zhì)量，減少了空氣中的含塵量，減輕了轉(zhuǎn)子葉輪在運(yùn)行中的灰塵結(jié)垢現(xiàn)象，大大延長了空壓機(jī)的安全運(yùn)行周期。對機(jī)組級間換熱器進(jìn)行抽芯檢修，發(fā)現(xiàn)大量的鐵銹和泥砂，內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，級間管線同樣腐蝕嚴(yán)重。對進(jìn)氣管道、級間管道和冷卻器外殼及

9、內(nèi)部進(jìn)行徹底除銹，并進(jìn)行防腐處理，可避免產(chǎn)生氧化物對葉輪沖擊，減少葉輪的結(jié)垢程度。對級間換熱器內(nèi)壁和級間管線內(nèi)壁進(jìn)行特殊防腐處理，可采用碳鋼表面噴鍍不銹鋼的處理方法，噴鍍工序全部完成后會在級間換熱器內(nèi)壁和級間管線內(nèi)壁的內(nèi)表面形成一層不銹鋼鍍膜，既耐腐蝕又抗沖刷。同時(shí)，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。3結(jié)論通過對DH63空壓機(jī)振動原因進(jìn)行分析，采取了上述有效的對策與處理措施，3、4級振動已明顯好轉(zhuǎn)，機(jī)組振動故障問題得到了有效的解決。目前機(jī)組完全有能力做到安、穩(wěn)、滿、優(yōu)運(yùn)行8000h以上不停車，改造效果良好，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)1金鎖英，等空分裝置空壓機(jī)振動及故障診斷J通用機(jī)械，2004（5）：67-692廖伯瑜機(jī)械故