压缩机振动

文章编号： 1005—0329（2002）06—0030— ======= = ======= = " "" " 04 经验交流 南昌钢铁厂轴流压缩机振动故障分析 杨建刚1 陈余平2 （1. 东南大学，江苏南京 210096； 2. 陕西鼓风机集团有限公司，陕西西安 710611） 摘 要： 介绍了南昌钢铁厂新安装的一台轴流压缩机机组振动测试的情况，深入分析了机组故障原因，制定了故障治 理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，实施后取得了良好效果。 关键词： 振动；故障诊断；压缩机 中图分类号： TH263.6 文献标识码： A Vibration Fault Diagnosis of Axial Compressor in Nanchang Iron Factory Yang Jiangang Chen YuPing Abstract： The vibration test results and fault diagnosis process are presented in detail . The looseness of bearing pad and rotor to stator rub are the two main causes of the abnormal vibration. The defects of the compressor were solved based on the fault diagnosis project . The vibration turns to good after the repair . Keywords： vibration；fault diagnosis；compressor 1 前言 为了提高炼铁厂高炉供风能力，南昌钢铁厂 新近安装了一台 AV40的轴流压缩机组。该机组 在进气侧和排气侧装有恩泰克互相垂直的轴振动 监测系统，共 4个测点，文中分别以进 A、进 B、排 A和排 B表示。机组轴系如图 1所示。 图 1 轴流压缩机组轴系布置 该机组于 2001 年 8 月 11 日投入试运行，期 间机组振动小。但是运行一个月后振动逐渐增大 而且很不稳定，经常有振动跳变现象，严重影响了 机组的安全。2001年 10月 9日，机组被迫非 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 停机 检修 外浮顶储罐检修方案皮带检修培训教材1变电设备检修规程sf6断路器检修维护检修规程柴油发电机 。 通过对两个多月的振动数据分析，结合相关 振动试验，总结出了机组振动规律，找出了机组故 障原因，制定了相应的治理方案，实施后彻底消除 了机组振动问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 2 振动数据分析 该机组试运行期间进气侧 A、B 点和排气侧 A、B点振幅分别为 12µm和 20µm、18µm和 18µm。 运行一个月后各点振幅逐渐增大，振动增大突出 表现在 A侧方向上。10月 9日，排气侧 A点振动 逐渐升到 90 ～ 100µm，最大时达到 130µm，而且振 动依然处于上升趋势。图 2给出了两个多月来各 点振动变化情况。 这段时间内振动很不稳定，经常有随机不规 则的突变，例如 10月 4日 9 :55时，排 A振幅突然 收稿日期： 2001—12—10 基金项目： 国家重点基金研究发展规划项目（G19998020300） 国家自然科学基金项目（50005004） 03 流 体 机 械 2002年第 30卷第 6期 从 66µm增大到 99µm，同时进 A、进 B和排 B点振 幅分别从 78、39和 19µm变为 39、77和 75µm。又 如 10月 9日 9 : 00左右，排 A点振幅 78µm，突变 瞬间最大振幅达到 130µm，突变后振幅增大为 90µm。振动突变持续时间很短，只有 1min左右。 每一次突变后振动都较突变前有比较明显的增 大。图 3给出了一次典型的振幅突变过程。 图 2 图 3 3 振动试验分析 通过试验，总结出振动变化的主要规律： （1）试验初期，振动突变主要发生在工况改变 瞬间，特别是在压缩机排气压力变化时，与静叶开 度、流量、排气温度等参数关系不是很大。 （2）试验后期，振动频繁突变，一个大突变后 往往伴随有多个小的突变，振动突变没有规律，具 有很强的随机性。 （3）振动大时压缩机进气侧和排气侧轴承座 垂直、水平和轴向三个方向瓦振不大，最大只有 15µm，气缸、地基、电动机和齿轮箱各点最大振幅 只有 13µm。 （4）由频谱分析可知，振动信号主要频率成分 是与工作转速相对应的工频成分，其它频率成分 很少，振动突变前后相位基本不变。 （5）进气侧和排气侧振动变化趋势相反。排 气侧振动增大时，进气侧振动减小，排气侧振动减 小时，进气侧振动增大。 （6）停机时测试了轴的机械跳动，轴跳动只有 15µm，与当初安装时相比没有变化。 4 故障部位分析 正确判定故障发生部位是故障诊断工作的第 一步。如果故障部位判断有误，就会使后面的工 作难以开展。围绕机组可能产生故障的部位，我 们作了以下分析： （1）由于电动机、齿轮箱振动不大，可以认为 故障主要发生在压缩机上。 （2）振动大时地基振动和气缸振动都不大，说 明压缩机支撑系统状况良好。 （3）异常振动与管道无关。因为压缩机进、排 气管道与气缸之间都安装有膨胀节，可以有效地 补偿管道受热膨胀等因素对气缸以及振动的影 响，而且如果管道有问题，那么气缸振动也肯定不 可能象现在这样小。 （4）压缩机进、排气侧轴承座三个方向上的瓦 振都不大，说明轴承座工作状况良好，振动不可能 是由轴承座缺陷引起的。 综上所述，我们认为故障只有可能发生在压 缩机转子和轴瓦上。 5 故障原因分析 5.1 联轴器及中心 压缩机转子采用膜片联轴器与齿轮高速轴相 联，膜片联轴器对于轴系中心不正具有较强的补 偿能力。从振动频谱来看，振动的主要频率为工 频成分，据此也可以排除中心不正的影响。 5.2 轴承油膜 由于频谱中低频成分很少，因此可以排除轴 承油膜失稳等故障。从试运行至今，轴承瓦温没 有大的变化，一直处于正常状态，因此也可以排除 轴承乌金损坏等故障。 5.3 转子平衡状况 机组试运行期间振动小，说明压缩机转子出 厂时动平衡状况良好。运行一段时间后工频分量 振动逐渐增大，说明转子上有可能产生了与不平 衡力相类似的新的激振力。 13Vol .30，No.6，2002 FLUID MACHINERY 停机检修时测量轴颈晃度，发现轴颈晃度不 大，只有 15µm，说明转子没有产生弯曲变形，激振 力增大不是由于轴弯曲引起的。 叶片损坏后振动应该一直处于较大状态，不 应该象目前这样振动时大时小，很不稳定，因此可 以排除叶片损坏故障。 总的来看，转子平衡状况没有改变，转子没必 要送有关厂家做高速动平衡。 5.4 轴瓦缺陷 由振动理论可知，如果轴瓦存在缺陷，将会使 转子 -轴承系统支撑刚度降低，在激振力不大时， 也会产生比较大的工频振动。该压缩机转子运行 一段时间后振动逐渐增大，因此不能排除轴瓦经 过一段时间运行后逐步产生缺陷的可能。 轴瓦缺陷会造成大幅振动，但是不可能导致 目前这种振动频繁、突变及不稳定现象，因此轴瓦 缺陷不是导致机组故障唯一的原因。 5.5 动、静摩擦 从振动规律上分析，机组振动突变及不稳定 振动很有可能是由于摩擦引起的。动、静部件碰 撞时，转子上受到一个大的冲击力的作用，碰撞消 失后振动减小，在该期间内振动出现一个明显的 突变。在大的冲击力作用下，也极有可能导致轴 瓦缺陷的产生，从而导致振动的逐步增大。 统计表明，振动突变经常发生在工况改变的 瞬间。工况改变时气缸等静止部件有可能产生局 部微变形，改变了转子与静子之间的动静间隙，从 而导致摩擦。 该机组排气侧振动变化最大，而且进、排气侧 振动变化趋势相反，表面故障极有可能发生在排 气端附近，而且是在排气端轴承的外伸端。 5.6 气流激振问题 该机组试运行初期，振动正常，静叶调节也正 常。运行一段时间后，振动逐渐增大，压缩机静叶 开度控制也出现了问题，因此有观点认为，振动故 障是由于静叶控制系统缺陷所引起的气流不均匀 所致。我们认为气流力不均匀主要影响动叶片工 作状况。对转子而言，不均匀气流力有可能会使 转子偏向气缸一侧，但这是一个静态力，不会对转 子振动产生比较大的影响。 5.7 振动监测系统 该机组进、排气端共安装了 4个轴振传感器， 这 4个传感器采用同型号的探头以及同样的安装 固定方法。由于这 4 个探头中只有 2 个振动偏 大，另外 2个振动偏小，这就排除了传感器安装支 架共振因素的影响。4个传感器静态间隙电压都 是对的，因而可以排除探头故障。虽然传感器安 装部位轴颈表面有很多润滑油，但由传感器原理 可知，轴振传感器主要是靠探头与被测物体表面 的涡流效应来测量振动，该涡流效应不受被测物 体表面润滑油分布的影响，因此传感器安装部位 没有必要改变。 机组故障后期频繁出现毫无规则的振动突 变，从振动机理上已经不可能找出合理的解释。 考虑到机组检修过程中多次拆装过传感器，当传 感器安装不好时，受外界干扰影响后很容易出现 这种不规则的信号突变。因此机组故障后期传感 器安装可能存在一定缺陷。 6 故障治理方案和机组检修情况 根据上述分析我们制定了如下治理方案： （1）检查轴承工作状况，包括轴承紧力、乌金、 可倾瓦块等； （2）检查动、静部件摩擦情况，包括气封、油 档、叶尖等； （3）复核联轴器螺栓紧力和中心； （4）检查传感器安装情况； （5）必要时准备对转子做现场高速动平衡。 停机检修机组，在第一次揭缸检修时发现控 制压缩机静叶开度的调节阀杆出现故障。当时认 为已经找到了机组振动故障原因，没有进一步实 施上述方案。开机后，振动状况依旧，方才意识到 振动故障的严重性。 由于机组属于非计划停机，为了抢工时，减少 经济损失，与厂方商量后，拟采取在联轴器上加重 方式尽可能降低振动。 联轴器上配重取得了一定的效果，最大振幅 由 89µm减为 56µm。但是将原临时配重更换为同 样重量、同样角度的固定配重再次开机时，最大振 幅却又一次达到 90µm，这表明转子上又产生了新 的不规则的激振力。后改在压缩机转子上加重， 振动情况依然没有较大的改观。 从这几次动平衡试验来看，振动变化与动平 衡配重之间的关系没有任何规律可循，振动突跳 及振动不稳定现象依然存在。多次试验表明振动 增大与压缩机排气压力之间的关系越来越明显， 即振动随排气压力的增大而增大。通过该试验再 23 流 体 机 械 2002年第 30卷第 6期 一次证实了初期的判断，即转子不平衡并非导致 机组故障的原因。 为了探明机组故障原因，机组第二次揭缸，按 拟定的故障治理方案进行彻底检查。这次检查中 发现： （1）进、排气侧轴承紧力消失、垫铁存在松动 现象； （2）压缩机排气端外侧气封和轴承油档存在 一定程度的摩擦，轴上出现了明显的磨痕； （3）排气端气封间隙明显偏小，图 4给出了气 封间隙的情况，沿轴向有的地方气封间隙甚至为 零； （4）当传感器安装不好或信号线与前置器之 间的接头被脏物污染后，传感器输出受外界干扰 的影响较大，例如技术人员手碰信号线就会在监 控系统上产生一个明显的突变信号； （5）联轴器螺栓紧力和中心情况正常； （6）转子叶尖和气缸之间没有摩擦痕迹，叶片 没有损坏； （7）轴承乌金没有损坏。 图 4 压缩机排气端气封间隙 检修发现的情况与我们的分析基本一致，因 此决定对设备进行消缺。消缺工作主要集中在 3 个方面： （1）对进、排气侧轴承分别加调整垫片，消除 间隙，保证轴瓦紧力； （2）适当放大压缩机排气侧轴承油档和外侧 气封间隙。检修后复测压缩机排气端外侧气封间 隙为 170µm； （3）确保传感器安装的可靠性，包括传感器固 定螺栓紧力、传感器静态间隙、接头的清洁度和牢 靠性。 机组检修后于 10 月 16 日开机，机组振动恢 复到原来试机时的工作状况，各点振幅都小于 20µm，振动突变和不稳定现象消失，振动也不再 受排气压力的影响。 7 结论 （1）该机组振动虽然是一个典型的工频振动， 但却不是通常的转子不平衡。 （2）该不稳定工频振动是由轴瓦紧力消失以 及动、静摩擦所共同引起的。运行一段时间以后 振动逐渐增大是由于轴瓦紧力消失从而导致系统 动刚度降低所造成的。振动突变是由于动、静部 件发生摩擦碰撞所造成的。 （3）传感器安装不好有可能会造成振动信号 畸变，必须重视涡流传感器的安装质量。 作者简介：杨建刚，男，1970年生，博士，副教授，从事旋转机 械振动故障治理和转子动力学研究工作。通讯地址：210096江苏 南京市东南大学火电机组振动国家工程研究中心。 中国质量认证中心正式成立 经国家质量监督检验检疫总局报经中央编制委员会 办公室批准，原中国电工产品认证委员会（CCEE）与中国 进出口质量认证中心合并，成立中国质量认证中心（Chian Qnality Certifcation Centre，简称“CQC”），办公地点在北京市 朝阳区芳草地西街 15号。CQC经国家质量监督检验检疫 总局批准，代表中国加入国际电工委员会电工产品合格 评定组织，成为 IECEE - CB体系的国家认证机构（NCB）。 为了履行中国加入世界贸易组织（WTO）的承诺，实现 强制性产品认证的“四个统一”（统一目录、统一 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 技术 法规和合格评定程序、统一标志、统一收费）要求，国家认 证认可监督管理委员会决定从 2002年 5月 1日起，停止 受理原进口商品安全质量许可证书（CCIB标志）或电工安 全认证合格证书（CCEE长城标志）认证申请，开始统一受 理强制性产品认证（CCC标志）申请。CQC是三 C认证的 指定认证机构。 CQC作为 IECEE - CB体系成员，同时可为出口企业 颁发国际通用的中国认可范围内的电工产品 CB证书。 （检测所办公室） 33Vol .30，No.6，2002 FLUID MACHINERY