狀態監測技術在空壓機上的應用

蘇志忠，戴鳳濤，祝雄心，程 君，艾合提買江

（1.獨山子石化公司研究院設備研究所；2.獨山子石化公司乙烯廠鉗工車間；3.獨山子石化公司乙烯廠空分車間，新疆 克拉瑪依 833600）

某廠空分裝置擔負著全廠氧氣、氮氣供應，兩臺40 000m3/h空壓機是該兩套空分裝置的核心設備，是公司級關鍵機組，配置有S8000在線監測系統。自從上了S8000在線監測系統，實施狀態監測技術之后，實現了對該空壓機組的預防性維修。以下通過兩個成功案例來說明應用狀態監測和故障診斷技術在實現預防性維修方面的情況。

一、1#空壓機組的監測與維修

1.機組概況

某廠二空分1#空壓機組擔負著向全廠提供氧氣、氮氣。機組由英格索蘭公司制造，為齒輪式多軸壓縮機結構（圖1）。該機組的一、二、三級分別設有X、Y兩個方向的測點，兩個測點的電渦流位移傳感器與水平方向相差45°安裝。一級轉速12 000r/min，報警值33μm，連鎖停機值38μm。二級轉速16 668r/min，報警值29μm，連鎖停機值34μm。三級轉速22 500r/min，報警值25μm，連鎖停機值30μm。

自2009年6月開機，三級的X、Y兩個測點的振動值有緩慢上升趨勢，尤其是2010年3月20日之后，振動值增大的速度變快。三級振動趨勢圖如圖2所示。2009年6月8日三級X測點的振動值為6.3μm，三級Y 測點的振動值為7.6μm。2010年3月20日X測點的振動值為17.6μm，Y測點的振動值為15.1μm，而到2010年5月24日，三級X測點的最高振動值為27.2μm，而Y測點也達到了25.2μm，均已經超過報警值25μm，并且仍有上升趨勢。

2.振動原因分析

圖1 空壓機組總貌圖

圖2 三級振動趨勢圖

為了分析該機組振動增大的原因，利用S8000在線監測系統對該機組的信號進行分析。圖3所示的是2010年5月27日21：11：55與2008年8月1日22：46：07的時域波形和頻譜對比圖。通過對比可以看出，振動增大的主要成分是1倍頻。再根據振動緩慢爬升這一特點，可以判斷振動是由于轉子不均勻結垢，引起轉子緩變動不平衡故障引起。鑒于振動已經達到報警值，振動仍有上升趨勢，所以車間決定立即進行檢修，避免出現生產事故。

3.停機檢修

圖3 1#空壓機波形頻譜圖

2010年5月29日空分車間對空壓機進行停機檢修。發現葉輪、擴壓器和殼體表面積碳、水垢嚴重，空壓機入口空氣過濾器的灰塵較多。

為解決1#空壓機振動故障，避免檢修之后故障重復發生采取以下措施。

（1）更換三級轉子。換下的轉子清洗、除垢，作為備件。

（2）用蒸汽對擴壓器和殼體吹掃除垢。

（3）選用質量較好、精度較高的入口過濾器筒芯，若使用國產濾芯可以在過濾器外面加無紡布進行預過濾；并對自潔式過濾器中舊的過濾筒全部更新，更換后的過濾器阻力明顯下降，提高了過濾效果，保證了空壓機吸氣暢通。

（4）檢查三級水垢來源。檢查二級換熱器無內漏，二級換熱器下部疏水閥異常，不能正常工作排出冷凝水。于是決定拆掉疏水閥，采用皮管排放冷凝水。在之后開機運行中檢查發現，二級換熱器疏水皮管排水較多。

1#空壓機經檢修之后，振動明顯下降，三級振動值大幅下降約15μm，一直保持在10～11μm。通過狀態監測技術，及時掌握機組的運行狀況，并準確診斷出機組的故障類型、部位、程度等。通過監測信息，合理安排檢修時間、檢修內容，成功解決了1#空壓機振動三級振動大的故障。

二、2#空壓機組的監測與運行管理

1.概況描述

2#空壓機與1#空壓機結構相同，2010年3月21日一級振動突然上升，X測點由13.2μm上升到21.6μm，Y測點由12.9μm上升到22.4μm，接近報警值。

2.振動原因分析

及時了解到振動突然增大的原因是當時車間發生晃電。通過S8000在線監測與分析系統對X、Y測點的信號進行晃電前后的頻譜分析，頻譜上主要頻率為1倍、2倍、3倍頻，并且3倍頻最突出，頻譜圖如圖4所示。通過頻譜分析，認為3倍頻的出現主要是與轉子與葉輪的聯接方式有關。轉子與葉輪之間是通過不規則的三棱柱聯接。這種聯接方式，容易產生松動、摩擦，因而在頻譜上出現3倍頻。

圖4 2#空壓機波形頻譜圖

為了分析振動突變前后的頻譜結構的變化，將2010年3月25日01：57：04與2010年3月1日10：57：04的時域波形和頻譜圖進行對比分析。通過對比發現振動上升的原因主要是由3倍頻上升。振動突變前后頻譜對比圖如圖4所示。3倍頻上升的原因是車間突發晃電時電機突然斷電，引起壓縮機轉子與葉輪聯接部位的松動，至使振動突然上升。

3.保運措施

鑒于空壓機振動突然上升接近報警值之后，振動值平穩，沒有發生大的波動和突變，建議讓壓縮機繼續運行，但是在工藝上保持平穩操作，負荷不能有較大的改變，杜絕晃電事故的發生，避免產生波動，引起振動的再一次上升。在狀態監測方面，加強該機組的狀態監測，密切關注空壓機的運行狀況及振動變化趨勢。

[1]趙艷萍，姚冠新，陳駿.設備管理與維修[M].北京：化學工業出版社，2004.

[2]魏方.狀態維修技術在設備管理中的應用[J].設備管理與維修，2005.

[3]盛兆順，尹琦嶺.設備狀態監測與故障診斷技術及應用[M].北京：化學工業出版社，2003.

[4]李輝.在線狀態監測技術在催化機組維護中的應用[J].設備管理與維修，2006.