趙訓躍

一、概述

主風—能量回收機組是催化裂化裝置的核心設備，某裝置的主風—能量回收機組由煙氣輪機、軸流壓縮機、高速齒輪箱和電機/發(fā)電機組成。其作用是：由煙氣輪機和電機/發(fā)電機共同驅(qū)動軸流壓縮機將空氣壓縮到0.32MPa，經(jīng)過輔助燃燒室，進入再生器，供流化態(tài)的待生催化劑燒焦再生。同時，再生器中燒焦產(chǎn)生的高溫煙氣通過煙氣輪機膨脹做功，將煙氣中的熱能和壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，成為煙氣輪機的輸出的動力。

機組主要參數(shù)見表1。機組軸系及測點布置如圖1。煙機與壓縮機之間和壓縮機與高速齒輪箱之間采用膜片式聯(lián)軸器連接，高速齒輪箱與電機/發(fā)電機之間為鼓型齒式聯(lián)軸器。

表1 機組主要參數(shù)

二、故障現(xiàn)象及分析

1.故障現(xiàn)象

2005年4月，對煙氣輪機進行了擴能改造后，機組振動正常。其中主風機低壓側(cè)XI02AB振動的幅值在15μm左右，到同年9月達到50μm。以后一直比較平穩(wěn)。到12月5日出現(xiàn)較大幅度波動，幅度達92μm以上。并伴隨低壓側(cè)氣封有較大的油泄漏。在現(xiàn)場用聽診棒聽到壓縮機與齒輪箱間聯(lián)軸器內(nèi)部有間歇沖擊聲。XI02AB振動幅度變化如圖2，此為MD3905網(wǎng)絡化大機組在線監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。表2所列為現(xiàn)場測得的機殼振動值。

表2 機殼振動值 mm/s

2.故障分析

在BENTLY3300表上監(jiān)測到軸流壓縮機的XI02AB達到報警之后，即刻用手持測振儀VM63測量該部位軸承箱外殼的水平、垂直和軸向振動，沒有明顯變化，初步判斷為振動探頭受到干擾。即刻檢查振動測量系統(tǒng)，前置放大器、探頭到放大器之間的引線，沒有發(fā)現(xiàn)問題。將探頭以后的引線及前置放大器部分進行AB兩只互換，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象能夠重復。最后用示波器監(jiān)測XI02AB探頭的信號，確實存在較大的交流信號。從多種檢查手段證明，探頭確實檢測到了較大的振動信號。一旦壓縮機由于振動超標而損壞，將給企業(yè)帶來巨大的損失。

引起旋轉(zhuǎn)機械振動故障原因可分為10類[3]，分別為：①轉(zhuǎn)子自身。包括轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心、軸彎曲、軸裂紋、軸彎曲剛度不對稱、轉(zhuǎn)子內(nèi)摩擦、轉(zhuǎn)子內(nèi)部積液、轉(zhuǎn)子上部件掄動、浮環(huán)失浮（卡?。＂谳S系。包括對中不良、徑向軸承偏心、聯(lián)軸節(jié)問題、軸系動不平衡。③支承系統(tǒng)。包括支承松動、問隙激振（軸瓦與軸承預緊力不足）、徑向軸承損傷、可傾瓦錯位、徑向軸承間隙過大、油膜渦動、油膜振蕩。④電磁力。包括電機轉(zhuǎn)子斷條、定子短路、軸磁化。⑤碰摩。包括徑向碰摩、軸向局部碰摩、干渦動。⑥流體動力激振。包括偏隙引起激振、透平不均勻進汽、隔板傾斜、喘振、旋轉(zhuǎn)失速、氣蝕、葉片激振、油封受激振動。⑦臨界轉(zhuǎn)速。包括轉(zhuǎn)子、軸承系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速、懸臂臨界轉(zhuǎn)速、聯(lián)軸節(jié)臨界轉(zhuǎn)速。⑧共振。包括諧波共振、結(jié)構共振。⑨部件。包括齒輪（偏心、齒損傷等）、滾動軸承、皮帶。⑩其他。包括壓力脈動、閥門激振、外界振源干擾。

由于XI02AB測量的是壓縮機吸氣側(cè)軸承振動，機組在正常工況運行，故可以不考慮上述④、⑥、⑦、⑨ 4種原因。

應用MD3905網(wǎng)絡化大機組在線監(jiān)測系統(tǒng)對機組進行進一步分析，以找到引起XI02AB振動快速達到報警值的原因。圖3為探頭的間隙電壓，圖4為探頭測到的轉(zhuǎn)子的相位，圖5為XI02A的各分頻之間關系圖，圖6、圖7為XI02AB的頻譜圖，圖8為XI02AB的軸心軌跡。

從各圖形中可以看到：探頭的間隙電壓沒有變化，探頭不存在明顯松動；轉(zhuǎn)子的相位沒有改變；XI02AB的頻譜上除XI02A存在1.35×外，基本只有1×，其通頻的軸心軌跡，重復性尚可，也沒有出現(xiàn)明顯尖點或?qū)χ胁涣己圹E；從圖5的XI02A分頻上看，似乎只有峰峰值增大，各分頻基本不變，后用CSI2115采集機殼振動，發(fā)現(xiàn)其不存在1.35×頻率成分。再結(jié)合表1用VM63測量的數(shù)據(jù)變化，可以基本確定前述①、②、③、⑤、⑧不是引起XI012AB報警的原因，也就是XI012AB振動值大的原因排除了是文獻[3]中前9種情況造成的。以上分析表明故障不在軸流壓縮機的轉(zhuǎn)子上，也不在軸承、氣封上，壓縮機的運行工況正常。機組沒有做停車處理。

仔細檢查現(xiàn)場，查閱以前的操作記錄和檢修記錄。發(fā)現(xiàn)存在一些區(qū)別：壓縮機與齒輪箱間聯(lián)軸器內(nèi)的沖擊聲為間歇性的，比以前頻率大，差不多每分鐘有一次，這種沖擊聲極像潤滑油被高速甩出，擊到聯(lián)軸器罩殼上的聲音。罩殼上溫度為60℃左右，而與之較近的推力軸承溫度才有52℃。壓縮機軸承（XI02AB處）的油封突然開始往外冒油，該處聯(lián)軸器原來是鼓型齒式，內(nèi)外齒輪嚙合處有噴管進行噴油潤滑，后來改為膜片式聯(lián)軸器后，聯(lián)軸器不需要潤滑，因此聯(lián)軸器罩殼下面的回油孔已經(jīng)封閉，回油管已經(jīng)拆除，這樣其中的潤滑油也無法正常流走。

圖9所示為壓縮機低壓側(cè)軸承結(jié)構，XI02AB測點位于推力軸承與支承軸承之間的軸頸上。因此認為，可能是由于壓縮機低壓側(cè)軸承進油壓力大，進油量過大，或者齒輪箱油封向聯(lián)軸器罩殼中泄漏較大，導致聯(lián)軸器罩殼和軸承箱中集油過多，從而引起潤滑油從迷宮密封處溢出，由聯(lián)軸器攪動潤滑油高速甩向罩殼和測振探頭，引起探頭采集的振動值大，及罩殼上的沖擊聲較大。

三、處理措施

根據(jù)以上分析，拆開聯(lián)軸器罩殼下的回油孔，重新安裝好回油管。發(fā)現(xiàn)其回油量的確比較大，同時其振動也下降，沖擊聲的頻率也變小。XI02AB的振動回到70μm以內(nèi)，但壓縮機XI02AB處油封漏油的問題沒有改善。同時根據(jù)推力軸承溫度變化情況，經(jīng)緩慢調(diào)小推力軸承進油壓力，將進油壓力由0.23MPa調(diào)到0.13MPa，XI02AB振動恢復正常，聯(lián)軸器罩內(nèi)間歇沖擊聲消除，聯(lián)軸器回油幾乎為零。

四、結(jié)語

通過對XI02AB測點振動異常處理的分析和實踐，可以得出結(jié)論：過高的推力軸承油壓與過大的潤滑油量是造成壓縮機XI02AB測點振動異常的原因。由此可以總結(jié)以下經(jīng)驗：

（1）大機組的日常管理維護，對運行參數(shù)的積累和現(xiàn)場情況的觀察十分重要，一些細微的變化，往往為故障診斷故障提供重大幫助；

（2）在故障診斷中，綜合應用在線監(jiān)測分析系統(tǒng)和手持分析系統(tǒng)，比較其中的差別，也能為診斷提供一個思路。

（3）軸承進油壓力并非越高越好。對于機組的潤滑油壓，要結(jié)合機組設計數(shù)據(jù)，依據(jù)現(xiàn)場實際進行有效調(diào)整優(yōu)化。進油壓力過低，軸承得不到良好潤滑，將導致軸承溫度高，嚴重者導致軸承故障；軸承壓力過高，可能導致上面所述故障，增加機組的能耗，且很容易造成潤滑油泵供油能力不足的假相。

1 蘇杭.機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷.機械工業(yè)出版社，1995

2 廖伯瑜.機械故障診斷基礎.冶金工業(yè)出版社，1994

3 高金吉.旋轉(zhuǎn)機械振動故障原因及識別特征研究.振動 測試與診斷，1995，15（3）

W10.02-26