煉油廠增壓機組振動大的故障診斷及處理

李園園王英卓(中國石油化工有限公司北京燕山分公司北京102500)

1 簡述

增壓機組是煉油廠80萬噸/年催化裂化裝置的關鍵機組，負責將主風機出口風繼續增壓，為再生系統的循環提供動力，其運行正常與否直接影響生產裝置的安全運行。機組于2010年3月隨生產裝置停工檢修，檢修后運行一直比較穩定，生產廠定期測量軸承振動數據，并做振動趨勢分析。2011年8月1日，生產廠技術人員巡檢發現增壓機組噪聲增大，電機前軸承垂直方向振動烈度增大到9.9 mm/s，直至8月9日最大振動烈度值達到10 mm/s（預設振動烈度報警值7.1 mm/s），其他部位振動烈度亦有不同程度的上升，找出增壓機組振動增大的原因并予以解決以確保設備安全可靠運行是本次故障診斷的目的。

2 增壓機組安裝結構及機組參數

2.1 增壓機組安裝結構

增壓機組包括電機、低速機、和高速機。測點分布為：A為電機后軸承端，B為電機前軸承端，C為低速機前軸承端，D為低速機后軸承端，E為高速機前軸承端，F為高速機后軸承端。

2.2 機組參數

增壓機型號：B230——4.0/3.0，功率：630kW，增壓機轉速：10184r/min，齒輪嚙合頻率：8700 Hz，流量：230m3/min，聯軸器：彈性圓柱銷聯軸器，電機型號：YKK450-2W，電機轉速：2985 r/min，電機軸承結構：滑動軸承，增速機支撐軸承：可傾瓦軸承

3 振動數據分析

3.1 振動趨勢分析

2011年8月1日，技術人員巡檢時發現電機振動和噪音增大，機組其他部位振動烈度亦有上升，高速軸后軸瓦溫度一直偏高，為71℃，鑒于只有1臺增壓機組如果馬上停機將對生產影響很大，繼續監護運行，到8月9日振動值又有所上升，電機前軸承振動為10.2 mm/s。

因電機前軸承振動變化相對比較大，本文僅列出電機前軸承振動烈度趨勢，8月1日電機前軸承B點振動烈度值上升后有所下降，但8月9日振動烈度值再次上升，振動烈度最大值為10.2mm/s。機組處于不合格運行狀態。

3.2 振動頻譜分析

由于增壓機組振動烈度呈上升趨勢，技術人員利用DLI數據采集器采集增壓機組振動數據。電機前軸承B點數據超出標準，水平9.6mm/s垂直8.7mm/s軸向11.6mm/s.因此，最大值為11.6 mm/s，而且電機前軸承水平和垂直方向振動烈度值均偏大，立即對振動數據做頻譜分析。

從頻譜中分析，存在工頻及倍頻分量，垂直方向工頻分量低于水平方向工頻分量，且電機后軸承振動低于前軸承振動值，因此可以排除電機轉子失衡故障。除工頻分量高外，2倍頻和3倍頻分量亦較高，且軸向振動大，說明軸系對中出現偏差。存在電機工頻、2倍頻、3倍頻和低速齒輪軸的工頻，說明軸系對中出現偏差；除存在電機工頻和低速齒輪軸的工頻外還存在大量高頻分量，說明齒輪嚙合狀況欠佳。

4 分析結論及建議

根據上述對振動數據及頻譜分析的結果，并結合機組日常運行狀況，分析診斷認為電機前軸瓦存在異常磨損、聯軸器同心度出現偏差和高速齒輪軸瓦處于異常磨損狀態。

建議立即對增壓機組進行檢查修理，具體如下：對聯軸器進行檢查；檢查電機前后軸瓦；對增速箱推力軸瓦和支撐軸瓦進行檢查。

5 檢修發現問題

根據以上分析結論，定于2011年8月11日對增壓機組停機搶修。經過解體檢查，發現主要問題為：聯軸器螺栓彈性膠圈部分損壞嚴重；電機前軸承靠電機側下瓦面有明顯裂紋，烏金部分磨損，瓦背定位銷折斷；增速箱高速軸后支撐瓦下瓦部分燒損，其中兩塊烏金剝落，損壞較為嚴重。

6 故障原因分析

（1）聯軸器彈性膠圈老化變形是振動大的根本原因。由于聯軸器螺栓彈性膠圈在使用一定周期后，出現膠圈老化、變形現象，致使聯軸器吸振效果減弱，對中產生偏差，導致機組振動增大。（2）由于中間聯軸器對中出現偏差，電機軸在軸瓦中的運行不穩定，使得軸與軸瓦接觸不良，不能形成良好的油膜，致使電機軸振動增大，在高振動的影響下電機軸產生對軸瓦的沖擊造成軸瓦下部損壞，出現裂紋。（3）增速箱高速軸后軸承是推力和支撐組合瓦，既要承受軸向推力又要承受徑向載荷，由于靠近增壓機側振動相對較大，且軸瓦溫度偏高，最高達71℃，潤滑狀況不良，在高速旋轉下軸對軸瓦的沖擊較大，當聯軸器螺栓彈性膠圈變形后使其振動加劇，軸瓦溫度進一步上升，最終導致下支撐瓦出現烏金剝落故障。

7 解決措施

（1）更換聯軸器螺栓的彈性膠圈。（2）更換電機前軸瓦，刮削修整軸瓦，調整前軸瓦間隙值為0.14mm，后軸瓦間隙0.20mm。（3）更換電機前后油封，調整油封間隙，前油封為0.05mm，后油封為0.05mm，解決增壓機之前存在的電機軸瓦滲油問題。（4）更換變速箱高速軸后支撐瓦，經過在軸上研磨后，測量軸瓦間隙為0.16mm，控制在標準范圍之內。（5）測量調整變速箱齒輪側隙為0.11mm，調整頂隙為0.45mm，齒面嚙合寬度為95%，接觸均勻，達到減輕高速軸振動的目的。（6）調整電機軸與低速齒輪軸同心度，使軸向最大值為0.03mm，徑向最大值為0.01mm，符合機組檢修標準。

8 檢修效果

鑒于分析診斷準確，提前做好備件準備工作，短時間內對機組有針對性的進行檢修，解決了增壓機組運行過程中存在的振動超標、油封滲油等隱患問題，8月14日，機組開啟運行各軸承振動數據明顯下降，最大1.8 mm/s，機組投入良好運行，為裝置的安全高效生產奠定了堅實的基礎。

[1]林志英.設備狀態監測與故障診斷技術.北京大學出版社

[2]設備運行管理工程師輔助系統.大連理工大學振動工程研究所

[3]牛明忠.設備故障的振動識別方法與實例.冶金工業出版社

[4]沈慶根.化工機器故障診斷技術，浙江大學出版社