螺桿式空壓機故障診斷與分析

摘 要：該文對螺桿式空壓機進行了振動分析，從而判定設備異常，找到故障根源，進一步通過分析信號差異的原因找出故障點，詳細描寫了現場故障的分析與處理。

關鍵詞：螺桿壓縮機 振動 故障診斷 頻譜

中圖分類號：TH45文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0043-01

旋轉機械故障診斷現在已經是全球發展最快的一項新興技術。大型旋轉機械振動監測與診斷系統的研究與應用對于避免巨額的經濟損失和災難性事故的發生有著重要意義。技術人員在發生故障后，判斷結果時發現最重要、最關鍵而且也最困難的問題就是故障特征信息提取。他是診斷故障的最重要環節，直接關系到故障診斷的準確率和故障早期預報的可靠性。這就要借助于信息處理、特別是現代信號處理的理論方法和技術手段來提取最為準確的診斷結果。該文以螺桿壓縮機為研究對象，基于轉子振動信號提純的旋轉機械故障特征提取技術。

1 螺桿式空壓機的性能介紹

英格索蘭螺桿式空壓機主要由電機、齒輪、軸承座、螺桿等部分組成。其內部結構如圖1所示。螺桿空壓機是容積式氣體壓縮機，由相互齒合的轉子（即螺桿）、機殼以及適當配置在兩端的進排氣口組成壓縮氣體的工作腔，通過減小工作容積來提高氣體壓力。轉子在旋轉過程中，陰陽轉子赤連接不斷地向對方齒槽中填塞、工作腔的容積不斷減小，工作腔的齒槽也不斷向排氣端推進，當壓縮容積與排氣口相通時，氣體以達到預定的壓力而排出。氣體的吸入過程跟壓縮過程一樣也是連續不斷的，因為機器的轉速很高，吸排氣可以看成是無動脈的，因此，在一般情況下螺桿空壓機可以省去一個體積很大的儲氣罐。

2 螺桿空壓機故障現象的初步診斷

在對空壓機的例行檢查中，發現四個測點垂直方向振動值較高，而空壓機外部各部位的連接螺栓都比較緊固，沒有松動現象；混凝土基礎（鋼結構整體座架）無顯著松動，電機軸承溫度、壓縮機軸承溫度都在正常范圍。因此，初步懷疑造成風機振動較大的原因在壓縮機機殼內部。

3 空壓機頻譜分析診斷結論

采用HY106C便攜式巡檢儀分別對空壓機的四個軸承的軸向、徑向、垂直方向進行了振動信號采集（如圖1所示），通過對各軸承處軸承振動信號進行比對分析，發現四個點存在共同特點，即垂直方向振動都特別大。

圖2為測點3垂直方向的振動頻譜圖，出現了螺桿嚙合頻率（167.5 Hz）幅值較高，并且有較高的一倍頻、而倍頻、三倍頻、四倍頻、五倍頻成分，還有較高的下邊頻成分出現，間隔為42.5 Hz（主動螺桿軸的轉頻）。這表明壓縮機螺桿存在較嚴重的故障。

圖3為壓縮機測點3速度波形圖，沒有出現明顯的沖擊。

綜合分析認為：有明顯的邊頻說明齒輪的問題比較突出或嚴重，單側邊頻主要是反映齒輪偏心或松動造成偏心并還伴有它的倍頻成分，因此初步判定該壓縮機螺桿存在比較嚴重的磨損、間隙偏大、有明顯的松動現象存在。

4 結語

通過密集的振動跟蹤測試分析，發現振動趨勢未出現較大上升，幅值上下波動范圍不大。由于該設備還要運行兩個月就要停產，根據實際情況決定進行監護運行。之后解體檢查發現螺桿已經出現了較嚴重的磨損。因診斷準確，設備運行兩個月并未出現事故，在保障設備安全運行的同時，還節省了外委修理的費用。

參考文獻

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[2] 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.