離心式氧壓機止推軸承故障診斷分析及處理

強東林

摘 要：結合一起離心式氧壓機軸承故障，介紹了在線監測和故障診斷技術在大型機器設備中的應用。并通過對這起故障的診斷分析和處理，使技術人員養成今后在判斷設備故障時借助先進的檢測儀器、科學地對設備故障進行診斷，確保設備安全運行。

關鍵詞：離心式氧壓機；故障；處理

1 情況介紹

6500Nm3/h制氧機組是我公司03年投建的，主體設備由杭氧空分集團制造。氧壓機選用了雙軸雙缸串聯離心式壓縮機，排氣壓力3Mpa，排氣量6500m3/h。為保證氧壓機高效、安全運行，該氧壓機儀控安裝了在線監測控制系統，在線監測控制系統選用了西安交通大學智能與檢測研究所研發的在線監測與故障診斷技術。

氧壓機在日常運行巡檢時發現故障診斷系統頻譜圖異常，在對頻譜圖認真分析后，認為該氧壓機是在故障狀態下運行。為安全起見，隨后對氧壓機進行了解體檢查，檢查檢修后運行正常。但在運行三個月后，頻譜圖又出現異常（現象與檢查前相同），為了查明重復故障原因，技術人員結合上次檢修現場的實際情況和故障診斷系統的具體表象綜合對故障進行了分析，找到了產生故障的真正原因，最終排除了故障，避免了一起設備事故的發生。

2 DM100壓縮機在線監測和故障診斷系統簡介及診斷分析系統的主要功能和目的

DM100壓縮機在線監測和故障診斷系統是西安交通大學智能與檢測研究所研制開發的。它是由電渦流傳感器采集轉子振動信號，然后通過端子組與DM100壓縮機監視保護系統機柜相連接，最后連接到工控機和DCS，以實現機組的在線監控和故障診斷功能。

2.1 該系統的主要特點

2.1.1 監測信息全面。監測的數量可根據現場實際的需要確定。

2.1.2 將漸變型故障和突發性的故障監測結合起來，具有可靠的事故追憶功能。

2.1.3 診斷分析方法先進、功能齊全。包括了從時域、幅值域，頻域、時-頻域進行分析。

2.1.4 數據處理以全息譜為中心，充分利用振動信號的相位信息。可準確確定信號中的所有倍頻和分頻分量。

2.1.5 采用時域信號、頻譜、提純、合成軌跡、全息譜等多種手段進行分析。

2.2 診斷分析系統的功能

該診斷分析系統的主要功能是精密診斷分析。即通過時域波形；幅值域參數分析；概率分布分析；改進的FFT圖；軸心軌跡；提純軸心軌跡；合成軸心軌跡；濾波軸心軌跡；時頻分析；二維全息譜分析等基本功能，對設備故障的類型及危害程度進行精密分析。

2.3 設備診斷技術的目的

（1）保證設備安全運行，防止突發事故的發生；（2）保障設備精度，提高產品質量；（3）實施狀態維修，節約維修費用；（4）避免設備事故造成的環境污染；（5）給企業帶來大的經濟效益。

3 氧壓機止推軸承故障診斷及處理

3.1 氧壓機止推軸承故障診斷

2011年元月在一次日常巡回檢查時發現該氧壓機高壓缸自由端軸承故障診斷系統頻譜圖異常，主要表現為在頻譜圖上低頻區域出現一高幅值分量，該分量幅值接近工頻幅值（工頻頻率為：工頻幅值為11.32？滋m；該分量頻率0.43H，幅值為11.06？滋m）（如圖1）；

圖1

二維全息譜圖也發現異常，二維全息譜圖上表現為其分頻軸心軌跡與工頻軸心軌跡接近（如圖2）；

圖2

且合成軸心軌跡紊亂，因其振動頻率在0.43Hz-0.5Hz之間，依據西安交通大學智能與檢測研究所編制的大型回轉機組典型故障診斷特征圖冊及設備故障診斷技術等相關理論，初步診斷此故障為油膜渦動或轉子動靜碰磨。為安全起見，隨后利用檢修機會對該臺氧壓機進行了解體檢查，發現高壓缸自由端止推軸承與油環碰磨、止推軸承瓦塊外沿合金脫落（如圖3），

此故障現場實際情況與故障診斷分析的結果基本一致。在更換軸承后，該臺氧壓機運行正常，但在運行三個月后，頻譜圖又出現異常（現象與檢查前相同），該故障又重新出現。

3.2 氧壓機止推軸承故障的綜合分析診斷及處理

由于離心式壓縮機結構復雜、轉數較高、所以故障的形式也就多種多樣，往往是多種故障并存。針對以上現象，技術人員進行了認真分析。

3.2.1 止推軸承的結構

止推軸承是由6個止推塊組裝在軸承架上構成，然后分別把止推軸承組裝在軸承盒里與轉子裝配，來平衡壓縮機的軸向力。軸承盒是一個密閉的腔體，止推軸承的溫度是利用油環把油導出直接噴到溫度傳感器上來實現，油環固定不動。

3.2.2 故障的綜合分析及處理

從上次檢修現場的實際情況看，止推軸承與油環碰磨是這起故障的主要原因，在初次處理時，就加大了油環的過盈力，確保油環不動，避免止推軸承與油環碰磨，在處理后，故障仍沒有消除。為防止故障的進一步擴大，技術人員對該臺氧壓機又進行了檢修，解體檢查情況與上次相同。這次技術人員在分析時排除了油環松動與止推軸承直接碰磨這一先決條件，認真從止推軸承的結構及相互裝配關系入手進行檢查分析，在檢查時發現止推盤軸肩外圓有兩處深約0.3mm、寬約4mm、長約30mm的凹坑，技術人員觀察此凹坑是轉子在做動平衡時砂輪機去重時留下的，這兩處凹坑很小，是轉子做動平衡時的常用去重方法，但此凹坑引起技術人員的注意，由于止推軸承、止推盤、油環裝配在一個相對密閉的腔體里，轉子在高速運轉時，由于止推盤上凹坑的存在，引起潤滑油的渦動，就好比一臺水泵葉輪在轉動時引起水壓變化一樣，由于潤滑油的渦動，止推軸承就會左右晃動，致使止推軸承外圓與油環碰磨，導致止推軸承外圓合金脫落。在判明故障的真正起因后，該轉子返廠更換了止推盤，調整了動平衡去重的位置，返回后重新裝配，運行情況良好，氧壓機運行至今，再未出現上述故障。

4 結束語

隨著設備故障診斷系統在大型設備的廣泛應用，技術人員在設備運行過程中可提前對機械設備出現故障的機理、原因、部位和故障程度進行識別和診斷，并根據診斷結論，確定設備的維修方案和防范措施，設備的維修體制也從預防維修體制向預知維修體制發展，即通過對設備的現狀進行診斷，對設備的未來狀態進行預測，實現設備的不解體診斷，為設備的維修提供了科學依據，避免了設備的過度維修節省了維修的人力和物力，有顯著的技術經濟效益。endprint

摘 要：結合一起離心式氧壓機軸承故障，介紹了在線監測和故障診斷技術在大型機器設備中的應用。并通過對這起故障的診斷分析和處理，使技術人員養成今后在判斷設備故障時借助先進的檢測儀器、科學地對設備故障進行診斷，確保設備安全運行。

關鍵詞：離心式氧壓機；故障；處理

1 情況介紹

6500Nm3/h制氧機組是我公司03年投建的，主體設備由杭氧空分集團制造。氧壓機選用了雙軸雙缸串聯離心式壓縮機，排氣壓力3Mpa，排氣量6500m3/h。為保證氧壓機高效、安全運行，該氧壓機儀控安裝了在線監測控制系統，在線監測控制系統選用了西安交通大學智能與檢測研究所研發的在線監測與故障診斷技術。

氧壓機在日常運行巡檢時發現故障診斷系統頻譜圖異常，在對頻譜圖認真分析后，認為該氧壓機是在故障狀態下運行。為安全起見，隨后對氧壓機進行了解體檢查，檢查檢修后運行正常。但在運行三個月后，頻譜圖又出現異常（現象與檢查前相同），為了查明重復故障原因，技術人員結合上次檢修現場的實際情況和故障診斷系統的具體表象綜合對故障進行了分析，找到了產生故障的真正原因，最終排除了故障，避免了一起設備事故的發生。

2 DM100壓縮機在線監測和故障診斷系統簡介及診斷分析系統的主要功能和目的

DM100壓縮機在線監測和故障診斷系統是西安交通大學智能與檢測研究所研制開發的。它是由電渦流傳感器采集轉子振動信號，然后通過端子組與DM100壓縮機監視保護系統機柜相連接，最后連接到工控機和DCS，以實現機組的在線監控和故障診斷功能。

2.1 該系統的主要特點

2.1.1 監測信息全面。監測的數量可根據現場實際的需要確定。

2.1.2 將漸變型故障和突發性的故障監測結合起來，具有可靠的事故追憶功能。

2.1.3 診斷分析方法先進、功能齊全。包括了從時域、幅值域，頻域、時-頻域進行分析。

2.1.4 數據處理以全息譜為中心，充分利用振動信號的相位信息。可準確確定信號中的所有倍頻和分頻分量。

2.1.5 采用時域信號、頻譜、提純、合成軌跡、全息譜等多種手段進行分析。

2.2 診斷分析系統的功能

該診斷分析系統的主要功能是精密診斷分析。即通過時域波形；幅值域參數分析；概率分布分析；改進的FFT圖；軸心軌跡；提純軸心軌跡；合成軸心軌跡；濾波軸心軌跡；時頻分析；二維全息譜分析等基本功能，對設備故障的類型及危害程度進行精密分析。

2.3 設備診斷技術的目的

（1）保證設備安全運行，防止突發事故的發生；（2）保障設備精度，提高產品質量；（3）實施狀態維修，節約維修費用；（4）避免設備事故造成的環境污染；（5）給企業帶來大的經濟效益。

3 氧壓機止推軸承故障診斷及處理

3.1 氧壓機止推軸承故障診斷

2011年元月在一次日常巡回檢查時發現該氧壓機高壓缸自由端軸承故障診斷系統頻譜圖異常，主要表現為在頻譜圖上低頻區域出現一高幅值分量，該分量幅值接近工頻幅值（工頻頻率為：工頻幅值為11.32？滋m；該分量頻率0.43H，幅值為11.06？滋m）（如圖1）；

圖1

二維全息譜圖也發現異常，二維全息譜圖上表現為其分頻軸心軌跡與工頻軸心軌跡接近（如圖2）；

圖2

且合成軸心軌跡紊亂，因其振動頻率在0.43Hz-0.5Hz之間，依據西安交通大學智能與檢測研究所編制的大型回轉機組典型故障診斷特征圖冊及設備故障診斷技術等相關理論，初步診斷此故障為油膜渦動或轉子動靜碰磨。為安全起見，隨后利用檢修機會對該臺氧壓機進行了解體檢查，發現高壓缸自由端止推軸承與油環碰磨、止推軸承瓦塊外沿合金脫落（如圖3），

此故障現場實際情況與故障診斷分析的結果基本一致。在更換軸承后，該臺氧壓機運行正常，但在運行三個月后，頻譜圖又出現異常（現象與檢查前相同），該故障又重新出現。

3.2 氧壓機止推軸承故障的綜合分析診斷及處理

由于離心式壓縮機結構復雜、轉數較高、所以故障的形式也就多種多樣，往往是多種故障并存。針對以上現象，技術人員進行了認真分析。

3.2.1 止推軸承的結構

止推軸承是由6個止推塊組裝在軸承架上構成，然后分別把止推軸承組裝在軸承盒里與轉子裝配，來平衡壓縮機的軸向力。軸承盒是一個密閉的腔體，止推軸承的溫度是利用油環把油導出直接噴到溫度傳感器上來實現，油環固定不動。

3.2.2 故障的綜合分析及處理

從上次檢修現場的實際情況看，止推軸承與油環碰磨是這起故障的主要原因，在初次處理時，就加大了油環的過盈力，確保油環不動，避免止推軸承與油環碰磨，在處理后，故障仍沒有消除。為防止故障的進一步擴大，技術人員對該臺氧壓機又進行了檢修，解體檢查情況與上次相同。這次技術人員在分析時排除了油環松動與止推軸承直接碰磨這一先決條件，認真從止推軸承的結構及相互裝配關系入手進行檢查分析，在檢查時發現止推盤軸肩外圓有兩處深約0.3mm、寬約4mm、長約30mm的凹坑，技術人員觀察此凹坑是轉子在做動平衡時砂輪機去重時留下的，這兩處凹坑很小，是轉子做動平衡時的常用去重方法，但此凹坑引起技術人員的注意，由于止推軸承、止推盤、油環裝配在一個相對密閉的腔體里，轉子在高速運轉時，由于止推盤上凹坑的存在，引起潤滑油的渦動，就好比一臺水泵葉輪在轉動時引起水壓變化一樣，由于潤滑油的渦動，止推軸承就會左右晃動，致使止推軸承外圓與油環碰磨，導致止推軸承外圓合金脫落。在判明故障的真正起因后，該轉子返廠更換了止推盤，調整了動平衡去重的位置，返回后重新裝配，運行情況良好，氧壓機運行至今，再未出現上述故障。

4 結束語

隨著設備故障診斷系統在大型設備的廣泛應用，技術人員在設備運行過程中可提前對機械設備出現故障的機理、原因、部位和故障程度進行識別和診斷，并根據診斷結論，確定設備的維修方案和防范措施，設備的維修體制也從預防維修體制向預知維修體制發展，即通過對設備的現狀進行診斷，對設備的未來狀態進行預測，實現設備的不解體診斷，為設備的維修提供了科學依據，避免了設備的過度維修節省了維修的人力和物力，有顯著的技術經濟效益。endprint

摘 要：結合一起離心式氧壓機軸承故障，介紹了在線監測和故障診斷技術在大型機器設備中的應用。并通過對這起故障的診斷分析和處理，使技術人員養成今后在判斷設備故障時借助先進的檢測儀器、科學地對設備故障進行診斷，確保設備安全運行。

關鍵詞：離心式氧壓機；故障；處理

1 情況介紹

6500Nm3/h制氧機組是我公司03年投建的，主體設備由杭氧空分集團制造。氧壓機選用了雙軸雙缸串聯離心式壓縮機，排氣壓力3Mpa，排氣量6500m3/h。為保證氧壓機高效、安全運行，該氧壓機儀控安裝了在線監測控制系統，在線監測控制系統選用了西安交通大學智能與檢測研究所研發的在線監測與故障診斷技術。

氧壓機在日常運行巡檢時發現故障診斷系統頻譜圖異常，在對頻譜圖認真分析后，認為該氧壓機是在故障狀態下運行。為安全起見，隨后對氧壓機進行了解體檢查，檢查檢修后運行正常。但在運行三個月后，頻譜圖又出現異常（現象與檢查前相同），為了查明重復故障原因，技術人員結合上次檢修現場的實際情況和故障診斷系統的具體表象綜合對故障進行了分析，找到了產生故障的真正原因，最終排除了故障，避免了一起設備事故的發生。

2 DM100壓縮機在線監測和故障診斷系統簡介及診斷分析系統的主要功能和目的

DM100壓縮機在線監測和故障診斷系統是西安交通大學智能與檢測研究所研制開發的。它是由電渦流傳感器采集轉子振動信號，然后通過端子組與DM100壓縮機監視保護系統機柜相連接，最后連接到工控機和DCS，以實現機組的在線監控和故障診斷功能。

2.1 該系統的主要特點

2.1.1 監測信息全面。監測的數量可根據現場實際的需要確定。

2.1.2 將漸變型故障和突發性的故障監測結合起來，具有可靠的事故追憶功能。

2.1.3 診斷分析方法先進、功能齊全。包括了從時域、幅值域，頻域、時-頻域進行分析。

2.1.4 數據處理以全息譜為中心，充分利用振動信號的相位信息。可準確確定信號中的所有倍頻和分頻分量。

2.1.5 采用時域信號、頻譜、提純、合成軌跡、全息譜等多種手段進行分析。

2.2 診斷分析系統的功能

該診斷分析系統的主要功能是精密診斷分析。即通過時域波形；幅值域參數分析；概率分布分析；改進的FFT圖；軸心軌跡；提純軸心軌跡；合成軸心軌跡；濾波軸心軌跡；時頻分析；二維全息譜分析等基本功能，對設備故障的類型及危害程度進行精密分析。

2.3 設備診斷技術的目的

（1）保證設備安全運行，防止突發事故的發生；（2）保障設備精度，提高產品質量；（3）實施狀態維修，節約維修費用；（4）避免設備事故造成的環境污染；（5）給企業帶來大的經濟效益。

3 氧壓機止推軸承故障診斷及處理

3.1 氧壓機止推軸承故障診斷

2011年元月在一次日常巡回檢查時發現該氧壓機高壓缸自由端軸承故障診斷系統頻譜圖異常，主要表現為在頻譜圖上低頻區域出現一高幅值分量，該分量幅值接近工頻幅值（工頻頻率為：工頻幅值為11.32？滋m；該分量頻率0.43H，幅值為11.06？滋m）（如圖1）；

圖1

二維全息譜圖也發現異常，二維全息譜圖上表現為其分頻軸心軌跡與工頻軸心軌跡接近（如圖2）；

圖2

且合成軸心軌跡紊亂，因其振動頻率在0.43Hz-0.5Hz之間，依據西安交通大學智能與檢測研究所編制的大型回轉機組典型故障診斷特征圖冊及設備故障診斷技術等相關理論，初步診斷此故障為油膜渦動或轉子動靜碰磨。為安全起見，隨后利用檢修機會對該臺氧壓機進行了解體檢查，發現高壓缸自由端止推軸承與油環碰磨、止推軸承瓦塊外沿合金脫落（如圖3），

此故障現場實際情況與故障診斷分析的結果基本一致。在更換軸承后，該臺氧壓機運行正常，但在運行三個月后，頻譜圖又出現異常（現象與檢查前相同），該故障又重新出現。

3.2 氧壓機止推軸承故障的綜合分析診斷及處理

由于離心式壓縮機結構復雜、轉數較高、所以故障的形式也就多種多樣，往往是多種故障并存。針對以上現象，技術人員進行了認真分析。

3.2.1 止推軸承的結構

止推軸承是由6個止推塊組裝在軸承架上構成，然后分別把止推軸承組裝在軸承盒里與轉子裝配，來平衡壓縮機的軸向力。軸承盒是一個密閉的腔體，止推軸承的溫度是利用油環把油導出直接噴到溫度傳感器上來實現，油環固定不動。

3.2.2 故障的綜合分析及處理

從上次檢修現場的實際情況看，止推軸承與油環碰磨是這起故障的主要原因，在初次處理時，就加大了油環的過盈力，確保油環不動，避免止推軸承與油環碰磨，在處理后，故障仍沒有消除。為防止故障的進一步擴大，技術人員對該臺氧壓機又進行了檢修，解體檢查情況與上次相同。這次技術人員在分析時排除了油環松動與止推軸承直接碰磨這一先決條件，認真從止推軸承的結構及相互裝配關系入手進行檢查分析，在檢查時發現止推盤軸肩外圓有兩處深約0.3mm、寬約4mm、長約30mm的凹坑，技術人員觀察此凹坑是轉子在做動平衡時砂輪機去重時留下的，這兩處凹坑很小，是轉子做動平衡時的常用去重方法，但此凹坑引起技術人員的注意，由于止推軸承、止推盤、油環裝配在一個相對密閉的腔體里，轉子在高速運轉時，由于止推盤上凹坑的存在，引起潤滑油的渦動，就好比一臺水泵葉輪在轉動時引起水壓變化一樣，由于潤滑油的渦動，止推軸承就會左右晃動，致使止推軸承外圓與油環碰磨，導致止推軸承外圓合金脫落。在判明故障的真正起因后，該轉子返廠更換了止推盤，調整了動平衡去重的位置，返回后重新裝配，運行情況良好，氧壓機運行至今，再未出現上述故障。

4 結束語

隨著設備故障診斷系統在大型設備的廣泛應用，技術人員在設備運行過程中可提前對機械設備出現故障的機理、原因、部位和故障程度進行識別和診斷，并根據診斷結論，確定設備的維修方案和防范措施，設備的維修體制也從預防維修體制向預知維修體制發展，即通過對設備的現狀進行診斷，對設備的未來狀態進行預測，實現設備的不解體診斷，為設備的維修提供了科學依據，避免了設備的過度維修節省了維修的人力和物力，有顯著的技術經濟效益。endprint