空压机异常轴振问题的分析与解决

　　【买空压机网】一、简述

　　河南豫光金铅股份有限公司制氧厂现有两套空分装置，分别为KDONAr-4000/1800/110型和KDONAr-6000/2000/180型，其原料空气压缩机均为离心式压缩机，其中4000空分装置空压机为H440-6.2/0.98型，系开封某空分公司2002年2月出产，6000空分装置空压机为DH63-32型，系沈阳某鼓风机厂2004年11月出产，两空压机均整体齿轮型结构，四级压缩、三级冷却，由同步电机通过齿轮联轴器驱动大齿轮。一二级叶轮在一根齿轮轴上，三四级叶轮在一根齿轮轴上，分别与大齿轮啮合，靠大齿轮进行增速，电机转速1500r/min，H440空压机一二级转子转速12387r/min，三四级转子转速14769r/min；DH63空压机转子则分别为9512r/min、11470r/min。每只转子上有2只径向轴承，系可倾瓦轴承，采用油泵供油强制润滑。

　　可倾瓦轴承有5块瓦，周向均布，轴衬的配列位置与主轴颈同心，瓦块为钢制件，内孔浇铸巴氏合金，与垫块装在一起。装在轴承内的瓦块可以绕着自己的轴线（与主轴颈中心线平行）单独摆动，同时由螺栓周向限位，使它在工作时不会与轴颈一起转动，这种可倾瓦轴承对于减振很有效，油从轴承壳的外侧环形间供入，经过轴承间隙回油。

　　运转中，每块瓦块随着轴颈旋转而生产的流体动力调整自己的位置，从而使每个瓦块具有最佳油楔。由于瓦块之间的间隙大，油膜不连续，与油膜旋转有关的不稳定性也就难以形成。

　　每级叶轮轴上均装有2个测振点，在转子轴正上方呈90度分布，采用涡电流传感，经延长电流接至前置放大器后输出非标准电压信号，再经仪控柜上框架式监视器处理输出标准模拟量信号在DCS上显示，参与报警、联锁。

　　二、故障分析

　　两台空压机运转多年，针对不同情况的异常轴振进行分析讨论，以求找到克服异常轴振情况的解决办法。

　　1.转子材料

　　H440空压机在2002年7月试车阶段发生两次以及2004年5月发生一次运行中轴振渐升后突然超量程联锁停车。打开检查，叶轮出现裂纹或掉块，造成转子动平衡严重破坏，这种事故一般很少在空分行业发生，可能系产品制造质量问题。

　　2.长周期运行叶轮结垢附灰

　　2005年2月投用的DH空压机，运行到2008年7月份，表现在三四级轴振（图中测点3A、3B、4A、4B）缓慢上升，并超越报警值（64.75um），突破到70、80um，一二级轴振测点（1A、1B、2A、2B）未超过25 um，基本稳定。经停机检查，叶轮积灰多，且由于级间冷却器冷凝水排水不畅，造成三四级后盖板、叶轮上有水垢，污物的存在使转子动平衡破坏；对级间冷却器抽芯检查，其内壁腐蚀严重，底部许多锈渣，将两套转子进行流道清洗、探伤检查、动平衡校验后开机轴振正常，同时对冷却器内壁进行彻底除锈防腐，并将冷凝水吹除管由DN25扩大到DN50，防止运行中冷凝水积聚在底部被气流带走冲刷叶轮。2009年9月份，DH空压机一级轴振上涨，一个月时间上涨20um，达到57um，三四级平稳未超过27um，仍是通过清洗叶轮、校正动平衡解决。

　　3.瓦块存在损伤

　　DH空压机2008年8月份在处理四级出口管上管套环漏气后，开机后原本平稳的轴振持续上升，其中一级轴振较检修前涨30um达53um，二级轴振上涨13um达37um无法缓解，只好停机检查。发现二级上瓦块损坏，巴氏合金脱落，更换瓦块处理后开机平稳，各级轴振未超过30um。

　　4.轴承间隙过小，瓦块接触面脏

　　近几年，H440空压机频繁出现各级轴振呈正弦波形异常波动情况（见下图），有时波动几个、十几个um，有时突升突降或伴随轴温突变2℃左右。打开轴承检查，瓦块并未损坏，但瓦面上有油积碳现象，导致轴承间隙偏小、接触面不良，但对润滑油进行化验，油质合格。有时可从大齿轮上发现许多油渣，虽说润滑油化验合格，但不排除在特定运转条件下油质发生变化这一可能性。每次清除过油积碳后轴振平稳，后来润滑油选用壳牌统一品牌的汽轮机油后，在检修时轴瓦面上没有了积碳现象，机器运行轴振没有再出现正弦波形异常波动。

　　5.仪控测点故障

　　如2009年11月，H440空压机检修开机后二三级的两个轴振测点（2B、3B）不正常：测点3B一直上升，测点2B波动大。只好再次停机检查，发现固定传感器的紧固螺母松动，脱落于传感器端头与转子主轴间而随轴转摩擦，影响了测量。于是对各轴振测点重新检查紧固传感器的固定螺母，开机后轴振正常。有时传感器与延长电缆接头有油，也会测量有误。前置放大器使用时间长，线性差，也会使轴振波动。

　　6.电机与压缩机的对中

　　施工应按说明书要求，同轴度要合格。DH63空压机在2005年11月份因轴振上涨检查中发现电机与压缩机对中不合格，吊开电机调整时看到电机下边垫铁使用不规范：用槽钢来代替垫铁且有的已经变形；压浆层也不符合规范，有垫铁高出压浆层现象，部分垫铁和电机底座未结合紧密。以上导致运行中对中发生变化，轴振波动上涨。

　　三、解决办法

　　1.制造厂家必须保证产品质量。对转子、大齿轮这些核心组件必须确保材质可靠。如DH空压机选用的叶轮材质LV302B高强度不锈钢，这么多年在DH型产品上从未出现过叶轮裂纹问题。

　　2.机组安装必须严格按照要求确保施工质量。联轴器对中、轴瓦间隙、地脚螺栓紧固、轴承盖与轴承间隙的过盈量、转子与密封的间隙、电机基础等必须符合相关技术要求。

　　3.润滑油定期化验、更换。每次换油时放净残油、清理干净油箱、过滤器、机壳、冷却器等。油品选用正规渠道、正规厂家供货。

　　4.精心操作，避免压缩机工作点进入喘振区造成损坏。每次开机前必须实验联锁停机、油泵联锁启停和防喘振阀动作的可靠性，调整负荷要注意不能超压。

　　5.严格按照设备操作规程控制各项参数，避免油温过低、过高，波动大。油压符合要求，操作要平稳缓慢，杜绝大起大落。

　　6.尽量减少开停机次数。每次大机组启动过程中都要发生较大振动，对轴瓦损伤大，所以减少停机次数，避免带负荷突然停机，加强对电气线路的巡检维护。

　　7.每年要计划对机组大修一次。按说明书要求对级间冷却器、压缩机组、润滑系统做彻底维护，转子进行流道清洗、探伤检查、动平衡检验，冷却器抽芯检查、清理内壁锈蚀进行防腐等。

　　8.每次检修完毕，仪表人员必须调整、紧固好传感器螺母，间隙电压符合技术要求，各连接点牢固可靠，杜绝测量有误的现象。

　　9.引入安装空压机在线监测与故障诊断系统，引入新的测振判断技术，各大机组联网监控，以便能及时发现问题及早处理，也可提高设备管理的现代化水平。

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