空壓機軸振異常危害
2025-12-20
KDONAr-4000 /1800/110型和KDONAr-6000/2000/180型，其原料空氣壓縮機均為離心式壓縮機。
其中4000空分裝置空壓機為H440-6.2/0.98型，系開封某公司出產(chǎn)；6000空分裝置空壓機為DH63-32型，系沈陽某廠出產(chǎn)，兩空壓機均整體齒輪型結(jié)構(gòu)，四級壓縮、三級冷卻，由同步電機通過齒輪聯(lián)軸器驅(qū)動大齒輪。一二級葉輪在一根齒輪軸上，三四級葉輪在一根齒輪軸上，分別與大齒輪嚙合，靠大齒輪進(jìn)行增速，電機轉(zhuǎn)速1500r/min，H440空壓機一二級轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12387r/min，三四級轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速14769r/min；DH63空壓機轉(zhuǎn)子則分別為9512r/min、11470r/min。每只轉(zhuǎn)子上有2只徑向軸承，系可傾瓦軸承，采用油泵供油強制潤滑。
可傾瓦軸承有5塊瓦，周向均布，軸襯的配列位置與主軸頸同心，瓦塊為鋼制件，內(nèi)孔澆鑄巴氏合金，與墊塊裝在一起。裝在軸承內(nèi)的瓦塊可以繞著自己的軸線（與主軸頸中心線平行）單獨擺動，同時由螺栓周向限位，使它在工作時不會與軸頸一起轉(zhuǎn)動，這種可傾瓦軸承對于減振很有效，油從軸承殼的外側(cè)環(huán)形間供入，經(jīng)過軸承間隙回油。
運轉(zhuǎn)中，每塊瓦塊隨著軸頸旋轉(zhuǎn)而生產(chǎn)的流體動力調(diào)整自己的位置，從而使每個瓦塊具有最佳油楔。由于瓦塊之間的間隙大，油膜不連續(xù)，與油膜旋轉(zhuǎn)有關(guān)的不穩(wěn)定性也就難以形成。
每級葉輪軸上均裝有2個測振點，在轉(zhuǎn)子軸正上方呈90度分布，采用渦電流傳感，經(jīng)延長電流接至前置放大器后輸出非標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，再經(jīng)儀控柜上框架式監(jiān)視器處理輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號在DCS上顯示，參與報警、聯(lián)鎖。
故障分析
兩臺空壓機運轉(zhuǎn)多年，針對不同情況的異常軸振進(jìn)行分析討論，以求找到克服異常軸振情況的解決辦法。
1.轉(zhuǎn)子材料
H440空壓機在試車階段發(fā)生兩次以及兩年之后發(fā)生一次運行中軸振漸升后突然超量程聯(lián)鎖停車。打開檢查，葉輪出現(xiàn)裂紋或掉塊，造成轉(zhuǎn)子動平衡嚴(yán)重破壞，這種事故一般很少在空分行業(yè)發(fā)生，有可能系產(chǎn)品制造質(zhì)量問題。
2.長周期運行葉輪結(jié)垢附灰
投用的DH空壓機，運行到第三年7月份，表現(xiàn)在三四級軸振（圖中測點3A、3B、4A、4B）緩慢上升，并超越報警值（64.75um），突破到70、80um，一二級軸振測點（1A、1B、2A、2B）未超過25 um，基本穩(wěn)定。經(jīng)停機檢查，葉輪積灰多，且由于級間冷卻器冷凝水排水不暢，造成三四級后蓋板、葉輪上有水垢，污物的存在使轉(zhuǎn)子動平衡破壞；對級間冷卻器抽芯檢查，其內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，底部許多銹渣，將兩套轉(zhuǎn)子進(jìn)行流道清洗、探傷檢查、動平衡校驗后開機軸振正常，同時對冷卻器內(nèi)壁進(jìn)行徹底除銹防腐，并將冷凝水吹除管由DN25擴大到DN50，防止運行中冷凝水積聚在底部被氣流帶走沖刷葉輪。2009年9月份，DH空壓機一級軸振上漲，一個月時間上漲20um，達(dá)到57um，三四級平穩(wěn)未超過27um，仍是通過清洗葉輪、校正動平衡解決。
3.瓦塊存在損傷
同年，DH空壓機在處理四級出口管上管套環(huán)漏氣后，開機后原本平穩(wěn)的軸振持續(xù)上升，其中一級軸振較檢修前漲30um達(dá)53um，二級軸振上漲13um達(dá)37um無法緩解，只好停機檢查。發(fā)現(xiàn)二級上瓦塊損壞，巴氏合金脫落，更換瓦塊處理后開機平穩(wěn)，各級軸振未超過30um。
4.軸承間隙過小，瓦塊接觸面臟
近幾年，H440空壓機頻繁出現(xiàn)各級軸振呈正弦波形異常波動情況（見下圖），有時波動幾個、十幾個um，有時突升突降或伴隨軸溫突變2℃左右。打開軸承檢查，瓦塊并未損壞，但瓦面上有油積碳現(xiàn)象，導(dǎo)致軸承間隙偏小、接觸面不良，但對潤滑油進(jìn)行化驗，油質(zhì)合格。有時可從大齒輪上發(fā)現(xiàn)許多油渣，雖說潤滑油化驗合格，但不排除在特定運轉(zhuǎn)條件下油質(zhì)發(fā)生變化這一可能性。每次清除過油積碳后軸振平穩(wěn)，后來潤滑油選用殼牌統(tǒng)一品牌的汽輪機油后，在檢修時軸瓦面上沒有了積碳現(xiàn)象，機器運行軸振沒有再出現(xiàn)正弦波形異常波動。
5.儀控測點故障
H440空壓機檢修開機后曾出現(xiàn)二三級的兩個軸振測點（2B、3B）不正常：測點3B一直上升，測點2B波動大。只好再次停機檢查，發(fā)現(xiàn)固定傳感器的緊固螺母松動，脫落于傳感器端頭與轉(zhuǎn)子主軸間而隨軸轉(zhuǎn)摩擦，影響了測量。于是對各軸振測點重新檢查緊固傳感器的固定螺母，開機后軸振正常。有時傳感器與延長電纜接頭有油，也會測量有誤。前置放大器使用時間長，線性差，也會使軸振波動。
6.電機與壓縮機的對中
施工應(yīng)按說明書要求，同軸度要合格。DH63空壓機因軸振上漲檢查中發(fā)現(xiàn)電機與壓縮機對中不合格，吊開電機調(diào)整時看到電 機下邊墊鐵使用不規(guī)范：用槽鋼來代替墊鐵且有的已經(jīng)變形；壓漿層也不符合規(guī)范，有墊鐵高出壓漿層現(xiàn)象，部分墊鐵和電機底座未結(jié)合緊密。以上導(dǎo)致運行中對中發(fā)生變化，軸振波動上漲。
解決辦法：
1.制造廠家必須保證產(chǎn)品質(zhì)量。對轉(zhuǎn)子、大齒輪這些核心組件必須確保材質(zhì)可靠。如選用的葉輪材質(zhì)LV302B高強度不銹 鋼，這么多年在DH型空壓機產(chǎn)品上從未出現(xiàn)過葉輪裂紋問題。
2.機組安裝必須嚴(yán)格按照要求確保施工質(zhì)量。聯(lián)軸器對中、軸瓦間隙、地腳螺栓緊固、軸承蓋與軸承間隙的過盈量、轉(zhuǎn)子與密封的間隙、電機基礎(chǔ)等必須符合相關(guān)技術(shù)要求。
3.潤滑油定期化驗、更換。每次換油時放凈殘油、清理干凈油箱、過濾器、機殼、冷卻器等。油品選用正規(guī)渠道、正規(guī)廠家供貨。
4.精心操作，避免壓縮機工作點進(jìn)入喘振區(qū)造成損壞。每次開機前必須實驗聯(lián)鎖停機、油泵聯(lián)鎖啟停和防喘振閥動作的可靠性，調(diào)整負(fù)荷要注意不能超壓。
5.嚴(yán)格按照設(shè)備操作規(guī)程控制各項參數(shù)，避免油溫過低、過高，波動大。油壓符合要求，操作要平穩(wěn)緩慢，杜絕大起大落。
6.盡量減少開停機次數(shù)。每次大機組啟動過程中都要發(fā)生較大振動，對軸瓦損傷大，所以減少停機次數(shù)，避免帶負(fù)荷突然停機，加強對電氣線路的巡檢維護(hù)。
7.每年要計劃對機組大修一次。按說明書要求對級間冷卻器、壓縮機組、潤滑系統(tǒng)做徹底維護(hù)，轉(zhuǎn)子進(jìn)行流道清洗、探傷檢查、動平衡檢驗，冷卻器抽芯檢查、清理內(nèi)壁銹蝕進(jìn)行防腐等。
8.每次檢修完畢，儀表人員必須調(diào)整、緊固好傳感器螺母，間隙電壓符合技術(shù)要求，各連接點牢固可靠，杜絕測量有誤的現(xiàn)象。
9.引入安裝空壓機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，引入新的測振判斷技術(shù)，各大機組聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，以便能及時發(fā)現(xiàn)問題及早處理，也可提高設(shè)備管理的現(xiàn)代化水平。
來源：壓縮機網(wǎng)
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