引言

空分裝置作為煉化企業(yè)的主要裝置，承擔為下游生產(chǎn)裝置提供合格的氧氣、氮氣和其他相關(guān)氣體的重要任務(wù)，是保證下游裝置長周期安全運行的基礎(chǔ)?？諌簷C作為空分裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，對其進行振動狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷，確保其正常工作顯得至關(guān)重要。

某廠生產(chǎn)的空壓機是4級4段離心式壓縮機，其型號為DH63-17，同步電動機功率為3700kW，轉(zhuǎn)速為1480r/min ，電動機通過聯(lián)軸器與壓縮機變速箱輸入軸相聯(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9800r/min ，高速軸轉(zhuǎn)速為12000r/min ，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

機組結(jié)構(gòu)簡圖及測點分布如圖1所示。空壓機采用美國ENTEK-IRD公司的ENTRX網(wǎng)絡(luò)化高速在線監(jiān)

測系統(tǒng)進行實時跟蹤監(jiān)測，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)空壓機3、4級軸測點振動開始緩慢上升，其中3B測點從11μm上升到14μm，4B測點從31μm上升到38μm ，振動趨勢如圖2所示。機組的振動雖然遠未達到報警值(機組振動報警值為70μm) ，但由于機組振動波動越來越頻繁，嚴重影響了裝置的安全生產(chǎn)。為了更好地掌握空壓機的運行狀態(tài)，對導致空壓機產(chǎn)生振動的原因進行了分析。

1.1 頻譜分析

從所記錄的機組3B、4B點頻譜趨勢圖(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，而此頻率正好是工作轉(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0.2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] 。

1.2 軸心軌跡分析

為了進一步確定故障原因，對在兩個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有所增大，且軌跡集中，不紊亂，進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。因為如果是由于動、靜部件碰撞時引起的振動軸心軌跡的運動方向與轉(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有所增大，說明隨著不平衡的加劇，軸瓦進一步磨損，從而導致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。

1.3 　葉輪不平衡原因分析

引起轉(zhuǎn)子積灰或葉輪損傷的主要原因有機組進口過濾器的過濾效果差、空壓機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的保護裝置，在保證壓縮機平衡運行方面起著很重要的作用。如果空氣過濾器效果不好，空氣中的雜質(zhì)就會較多地進入壓縮機，混入壓縮空氣中，造成葉輪積灰嚴重，壓縮機在運轉(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或排水不及時，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

2.1 　空氣過濾器改造

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轉(zhuǎn)子葉輪在運行過程中的結(jié)垢或機械雜質(zhì)對葉輪的沖刷，從而減輕轉(zhuǎn)子在運行過程中因結(jié)垢而產(chǎn)生的不平衡或者機械雜質(zhì)對葉輪沖刷造成的葉輪損傷?？蓪⒃瓏姶禐V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，而且可以在機組運轉(zhuǎn)的情況下短時間內(nèi)更換濾芯，操作維護方便。通過提高進入壓縮機的空氣質(zhì)量，減少了空氣中的含塵量，減輕了轉(zhuǎn)子葉輪在運行中的灰塵結(jié)垢現(xiàn)象，大大延長了空壓機的安全運行周期。

2.2 　管道及冷卻器防腐處理

對機組級間換熱器進行抽芯檢修，發(fā)現(xiàn)大量的鐵銹和泥砂，內(nèi)壁腐蝕嚴重，級間管線同樣腐蝕嚴重。對進氣管道、級間管道和冷卻器外殼及內(nèi)部進行徹底除銹，并進行防腐處理，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，檢修中把機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 空壓機振動原因進行分析，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)，機組振動故障問題得到了有效的解決。目前機組完全有能力做到安、穩(wěn)、滿、優(yōu)運行 8000h 以上不停車，改造效果良好，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參 考 文 獻

[1] 金鎖英，等.空分裝置空壓機振動及故障診斷[J] .通用機械， 2004(5)：67-69 .

[2] 廖伯瑜.機械故障診斷基礎(chǔ)[M] .北京：冶金工業(yè)出版社， 2003 .

[3] 于濤.空分裝置空壓機振動監(jiān)測及故障診斷[J].煉油技術(shù)與工程，2005(12)：36-39 .

[4] 王江萍.機械設(shè)備故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M] .西安：西北工業(yè)大學出版社，2001 .