離心壓縮機(jī)試車異常振動的處理及原因分析

王俊

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧 沈陽110869）

離心式壓縮機(jī)在化工企業(yè)中屬于核心設(shè)備，其對整個(gè)化工企業(yè)的運(yùn)行發(fā)展，發(fā)揮出了極為重要的作用。因此一旦該設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題，則必然給整個(gè)企業(yè)的發(fā)展帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以，就必須要在對其進(jìn)行機(jī)械測試，盡可能的在產(chǎn)品試驗(yàn)階段發(fā)現(xiàn)機(jī)組問題，分析故障原因，采取相應(yīng)措施加以排除，這項(xiàng)工作的開展就顯得極為重要。

1 情況簡介

該壓縮機(jī)機(jī)組分為高壓缸、中壓缸和低壓缸，各缸機(jī)組需要在廠內(nèi)分別進(jìn)行單缸機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。而低壓缸機(jī)組型號為DMCL1304，為水平剖分結(jié)構(gòu)機(jī)組。該機(jī)組在進(jìn)行廠內(nèi)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)試車形式為：試車電機(jī)+ 試車變速機(jī)+ 產(chǎn)品低壓缸（DMCL1304）機(jī)組。試車時(shí)轉(zhuǎn)速由最大連續(xù)轉(zhuǎn)速升至超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速過程中，低壓缸機(jī)組驅(qū)動端振動異常，幅值迅速上漲至75μm，振動超差聯(lián)鎖停車。

基本參數(shù)：機(jī)組的基本參數(shù)為：最大連續(xù)連續(xù)轉(zhuǎn)速為4659rpm，跳閘轉(zhuǎn)速為5125rpm，一階臨界轉(zhuǎn)速為1962rpm。機(jī)組振動要求：最大連續(xù)轉(zhuǎn)速時(shí)振動要求≯25.4μm。超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)振動要求≯最大連續(xù)振動+12.7μm。

2 第一次試車現(xiàn)象

在最大連續(xù)轉(zhuǎn)速4659rpm 時(shí)機(jī)組驅(qū)動端1V1 振動為15.8um，穩(wěn)定運(yùn)行10 分鐘后繼續(xù)升高轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速4659rpm 升轉(zhuǎn)速至5000rpm 時(shí)，1V1 振動由15.8um 上漲至26um，繼續(xù)提升轉(zhuǎn)速至跳閘轉(zhuǎn)速5125rpm, 此過程機(jī)組1V1 振動迅速上漲至75um，聯(lián)鎖停車，觀察機(jī)組振動頻率主頻為工頻，異常停車后，工作人員檢查機(jī)組基礎(chǔ)安裝情況無松動，檢查測振探頭信號無異常，對機(jī)組轉(zhuǎn)子進(jìn)行盤車檢查，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)正常且無卡澀現(xiàn)象。

故障處理措施：

（1）打開并檢查機(jī)組兩側(cè)可傾瓦軸承，瓦面均無明顯研傷。

（2）轉(zhuǎn)子各處軸徑部位進(jìn)行徑向跳動檢查，無問題。

（3）對轉(zhuǎn)子兩端電跳區(qū)進(jìn)行檢查，驅(qū)動端為4um，非驅(qū)動端為9um。

（4）對轉(zhuǎn)子進(jìn)行高速動平衡（單位mm/s）：

a.原始數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)子不帶當(dāng)量聯(lián)軸器）：

最大連續(xù)轉(zhuǎn)速4659rpm：146°、1.2；38°、0.98

跳閘轉(zhuǎn)速5125rpm： 125°、2.12；350°、1.2

b.最終數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)子不帶當(dāng)量聯(lián)軸器）：

最大連續(xù)轉(zhuǎn)速4659rpm：108°、0.72；60°、0.51

跳閘轉(zhuǎn)速5125rpm： 157°、1.04；79°、0.87

c.轉(zhuǎn)子復(fù)校高速動平衡（轉(zhuǎn)子帶當(dāng)量聯(lián)軸器）：

最大連續(xù)轉(zhuǎn)速4659rpm：173°、0.64；185°、0.66

跳閘轉(zhuǎn)速5125rpm： 200°、0.98；205°、1.16

轉(zhuǎn)子分別在不帶當(dāng)量聯(lián)軸器和帶當(dāng)量聯(lián)軸器狀態(tài)下進(jìn)行高速動平衡，通過數(shù)據(jù)顯示，外激勵(lì)對轉(zhuǎn)子高速動平衡影響較小，因此，提高轉(zhuǎn)子動平衡精度，改善轉(zhuǎn)子整體平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)子整體動平衡去重200g。

3 第二次試車現(xiàn)象

在最大連續(xù)轉(zhuǎn)速4659rpm 時(shí)機(jī)組驅(qū)動端1V1 振動為28.6um，穩(wěn)定運(yùn)行10 分鐘后繼續(xù)升高轉(zhuǎn)速，升速過程中機(jī)組驅(qū)動端兩點(diǎn)振動逐漸上漲，當(dāng)轉(zhuǎn)速升至4950rpm 時(shí)，機(jī)組驅(qū)動端兩點(diǎn)振動同步出現(xiàn)上漲又下降的波動現(xiàn)象，振動由30um 到56um周期性升降波動，波動周期約3 分鐘，繼續(xù)升高轉(zhuǎn)速至跳閘轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組聯(lián)軸器側(cè)振動聯(lián)鎖停車。

觀察機(jī)組驅(qū)動端振動頻率，主頻為工頻。調(diào)節(jié)機(jī)組進(jìn)油溫度、軸承油量對振動無影響。測量試車變速機(jī)殼振數(shù)據(jù)，要求不大于4.5mm/s，在轉(zhuǎn)速4659rpm 實(shí)測數(shù)據(jù)（垂直/平行/軸向）如下：

（1）當(dāng)機(jī)組振動在波谷時(shí):小齒輪聯(lián)軸器側(cè)：8.2/7.9/7.4；小齒輪盲端側(cè)：2.6/3.6/7.0；大齒輪盲端側(cè)：7.4/7.3/7.1；大齒輪聯(lián)軸器側(cè)：4.2/3.1/8.7；

（2）當(dāng)機(jī)組振動在波谷時(shí):小齒輪聯(lián)軸器側(cè)：12.5/16.2/4；小齒輪盲端側(cè)：4.1/4.6/4.0；大齒輪盲端側(cè)：20.4/11.4/4.1；大齒輪聯(lián)軸器側(cè)：10.7/16.7/15.8;

故障處理措施：

（1） 實(shí)測聯(lián)軸器靠近試車半聯(lián)軸器部位的固有頻率為87Hz。而機(jī)組的跳閘轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻率85.48Hz，二者頻率接近。確定聯(lián)軸器中試車半聯(lián)軸器部位存在共振情況。實(shí)測聯(lián)軸器頻率如下：

圖1 測試試車半聯(lián)軸器頻率

圖2 試車半聯(lián)軸器端頻率實(shí)測值為87Hz

（2）重新設(shè)計(jì)試車半聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，減少試車半聯(lián)軸器重量，去掉聯(lián)軸器過渡套結(jié)構(gòu)，縮短聯(lián)軸器整體長度，改善試車半聯(lián)軸器與產(chǎn)品聯(lián)軸器把合后整體固有頻率情況, 避開跳閘轉(zhuǎn)速下聯(lián)軸器在整個(gè)軸系中共振頻率。

圖3 原試車半聯(lián)軸器+聯(lián)軸器過渡套結(jié)構(gòu)

第三次試車現(xiàn)象：試車4 小時(shí)低壓缸機(jī)組振動合格，機(jī)組最大振動16um。

4 原因分析

該低壓缸機(jī)組的產(chǎn)品磨盤聯(lián)軸器與試車變速小齒輪半聯(lián)軸器尺寸存在差別，故設(shè)計(jì)聯(lián)軸器過渡套將二者聯(lián)接在一起，但卻增加聯(lián)軸器整體長度和重量，聯(lián)軸器在整個(gè)軸系中存在共振情況，導(dǎo)致機(jī)組振動超差。

5 結(jié)論

影響機(jī)組機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)振動因素有很多，其中試車聯(lián)軸器在整個(gè)轉(zhuǎn)子軸系中的共振問題最難發(fā)現(xiàn)，因此在設(shè)計(jì)試車聯(lián)軸器時(shí)，需要重點(diǎn)考慮設(shè)計(jì)因素如下：

（1）試車半聯(lián)軸器總量和重心要盡量不大于產(chǎn)品半聯(lián)軸器重量和重心。

（2）試車半聯(lián)軸器+產(chǎn)品聯(lián)軸器中間段+產(chǎn)品半聯(lián)軸器的整體聯(lián)軸器長度盡量不要超過產(chǎn)品聯(lián)軸器整體長度。

（3）設(shè)計(jì)的試車半聯(lián)軸器不滿足上述情況之一，需要重新計(jì)算聯(lián)軸器對轉(zhuǎn)子外激勵(lì)響應(yīng)和聯(lián)軸器對試車變速機(jī)齒輪軸外激勵(lì)響應(yīng)均符合要求，避開軸系共振區(qū)。