鐵譜分析技術在離心式壓縮機故障診斷的應用

李 佳

（大慶石化公司設備監測診斷中心，黑龍江大慶 163714）

0 引言

鐵譜分析是一種提取、觀察機組潤滑油中具有磨損特征的金屬磨粒的技術，通過觀察金屬磨粒的分布、材質、數量、尺寸等有效信息，可以判斷機組傳動部位是否發生磨損。某石化企業化肥廠1臺離心式壓縮機，由低壓缸（5CK57）、高壓缸（7CK31）、增速器、齒式聯軸器等組成（圖1）。通過透平后，低壓缸入口壓力0.091 3 MPa，出口壓力0.528 MPa，額定轉速6600 r/min；高壓缸入口壓力0.599 MPa，出口壓力3.5 MPa，額定轉速10 700 r/min。壓縮機缸體均為水平剖分式，介質為空氣，高低壓缸結構相同徑向軸承為5塊調心可傾瓦，軸向軸承形式為金絲伯雷型，潤滑油為46#透平油。

圖1 機組結構

1 分析與診斷

采用法國生產便攜式振動分析儀DB01對壓縮機軸承部位進行振動數據采集，用 XRO V4.0.3軟件對振動數據進行頻譜分析；采用FTP-X2型分析式鐵譜儀對機組潤滑油進行鐵譜分析。

1.1 振動分析

一段時間以來，齒輪箱輸入、輸出軸水平方向振動值偏大，最近一次監測發現5點水平方向振動值17 mm/s，8點水平方向振動值18.3 mm/s，8點軸向振動值17 mm/s，累計分析監測值均有所增大并呈上升趨勢。從頻譜上觀察，振動值增加主要成分為1倍頻。此外，受非線性振動影響，還出現一些振幅較小的高次諧波分量（圖2）。分析認為機組轉子可能存在不平衡現象。

1.2 鐵譜分析

取油箱中油做鐵譜分析。油樣外觀渾濁，底部沉積雜質。在雙色低倍鐵譜顯微鏡下觀察發現整個譜片上分布有大量鐵磁性金屬磨鏈，入口處尺寸較粗大，出口處尺寸較細小。譜片上存在較多有色金屬磨粒，磨粒尺寸的 4處，的有 39 處，其他尺寸較小。存在少量大尺寸巴氏合金磨粒和存在少量切削磨粒，存在大量疲勞磨損磨粒和較多黑色氧化鐵和紅色氧化鐵。鐵譜分析圖像如圖3、圖4所示。

圖2 8H水平方向頻譜圖

圖3 100倍光源（白/綠）

圖4 400倍光源（白/綠）

1.3 診斷

大量疲勞磨損磨粒和金屬氧化物的出現，說明機組轉動部件存在潤滑不良現象，摩擦副之間的干摩擦造成金屬磨粒的高溫氧化現象。大尺寸巴氏合金剝落以及切削磨損磨粒，從另一個方面說明機組轉動部件受應力作用存在疲勞破壞和脆性剝落等現象。

綜合診斷，機組轉動部件存在嚴重磨損現象。

1.4 驗證

根據診斷結果，對該機組停機檢修，拆機后發現高壓缸軸承瓦面嚴重磨損。經過檢修處理后，機組開車，對機組各點進行振動監測，振值均在合理范圍內，機組運行情況良好。

2 結論

鐵譜分析技術可以非常直觀地判斷離心式轉動設備的轉動部件是否發生磨損現象，將其與振動分析聯合使用，將大大提高機組故障診斷的準確性。