空压机振动故障监测与分析

摘 要：通过S8000 振动在线监测系统对空压机进行状态监测，结合工艺情况，应用频谱特征进行故障诊断，分析振动原因，提出处理措施，实现预知维修，保证压缩机的安全运行。

关键词：空压机 振动 故障诊断

一、概述

空分装置是炼化企业的重要装置，为下游装置提供合格的氧气、氮气及其他相关气体的任务，是保证下游装置长周期平稳运行的基础。而空压机做为空分装置的核心设备，对其进行状态监测和故障诊断，确保其正常运行显得至关重要。大庆炼化公司空分装置空压一站所使用的空压机C501（图1）是开封空分设备厂生产的H210-9/0.97型离心式压缩机，驱动电机转速1489r/min，电机通过齿轮联轴器与压缩机大齿轮轴相联，大齿轮两边再带动两个小齿轮，每个小齿轮轴两端分别装配一个闭式叶轮，实现4级压缩。其中低速轴转速为15095r/min，高速轴转速为19033r/min，3根轴的支承轴承均为可倾瓦轴承，压缩机转子应用S8000在线监测系统对其进行在线监测，电机两端壳体振动应用BH550综合分析诊断仪进行定期监测。（说明：大型机组的振动监测宜采用转子绝对振动监测法，壳体振动监测只作为辅助监测。）

二、振动现象及频谱分析

1.振动现象

空压机C501平稳运行到2013年12月20日，S8000在线监测系统显示一级测点XE-1Y、二级测点XE-2Y的振动值持续增大，到2014年2月24日，一级测点XE-1Y振动值由34μm增至60μm，二级测点XE-2Y振动值由43μm增至88μm（图2）。为分析振动原因，首先调取工艺参数检查变化情况，得知；①空压机出入口压力没有变化；②一、二级出入口温度变化与振动无明显的关系；③空压机负荷没做调整；④振动变化与油温度的变化有密切关系，当滑油温度改变时，一、二级振动幅值随油温的改变而变化，且轴瓦温度也随着波动。

2.频谱分析

上述振动现象说明，振动由负荷波动引起的原因可排除。为确定振动变化的原因，应用S8000在线监测系统对空压机产生振动的原因进行了分析。从S8000在线监测系统提供的频谱图（图3、图4）可看出，当振动幅值增大或减小时，频谱中没有新的故障频率成分出现，始终是低速轴工频251Hz的幅值随着振动幅值的改变而变化，其他频率成分振动变化较小。

由上述工艺情况和振动现象分析，初步判断空压机振动异常的原因可能是转子不平衡或轴瓦间隙发生变化。

三、诊断结论

转子不平衡故障的主要特征表现为：振动时域波形近似为正弦波，频谱能量集中于基频、高次谐波较小，转子轴心轨迹为椭圆。对原始不平衡运行初期机组振动就处于较高水平；对渐变不平衡，运行初期机组振动较低，随着时间的推移，振值逐步提高；对突发性不平衡，振动值突然提高，然后稳定在一个较高的水平。当转子作用于轴承上的力发生改变时，特别是转子负荷加大时，滑动轴承的油膜支撑力作为一对平衡力，也跟着上升，转子负荷超过油膜支撑力极限时，导致油膜破坏，轴振动幅值上升；当油油温上升，油的黏度下降，油膜支撑力下降，同样会导致油膜破坏，轴振动幅值上升，且轴承温度跟着上升。

综合以上的分析判断，空压机运行时间较长，一、二级叶轮可能出现因积灰造成的渐变不平衡现象，且随着不平衡的加剧，轴瓦发生磨损或者间隙发生变化，从而导致一、二级振动逐步增大。建议空压机立即停机，检查一、二级转子的结垢情况，检查轴承状况。

四、验证结果

空压机停机检修，解体检查发现：一、二级叶轮严重积灰结垢，垢层均匀分布；一、二级轴瓦间隙变大，检修结果与诊断结论一致。更换空气过滤器滤袋，一、二级转子除垢并复校动平衡，调整一、二级轴瓦间隙。检修后启机，各级振动明显下降，最大 35μm，机组振动及运转状况良好。

参考文献

[1]沈庆根.化工机器故障诊断技术.浙江大学出版社出版，1994

[2]张碧波.设备状态监测与故障诊断.化学工业出版社，2011

[3]黄志坚.机械设备振动故障监测与诊断.化学工业出版社，2010