周藝軍

作者通聯(lián)：濟(jì)鋼集團(tuán)鮑德氣體公司 濟(jì)南市 250101

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1.問題的提出

濟(jì)鋼氣體公司集中空壓機(jī)站使用沈鼓生產(chǎn)的SVK16-3S空氣壓縮機(jī)，該空壓機(jī)為三級(jí)壓縮，其額定流量15000m3/h、出口壓力0.8MPa、入口壓力0.103MPa（絕壓），電機(jī)額定電壓6kV、功率1800kW，控制系統(tǒng)采用GE VersaMax PLC控制系統(tǒng)，軸振動(dòng)監(jiān)測(cè)采用派利斯振動(dòng)儀表，其控制盤與空壓機(jī)本體一同安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。上位監(jiān)控采用IFix軟件，PLC監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過以太網(wǎng)通信與中控室上位計(jì)算機(jī)通信。該機(jī)2004年8月投產(chǎn)運(yùn)行以來運(yùn)行穩(wěn)定，控制正常，但在近2年的運(yùn)行過程中發(fā)生過幾次原因不明的空壓機(jī)振動(dòng)聯(lián)鎖停車。停車后檢查發(fā)現(xiàn)振動(dòng)傳感器間隙電壓偏離8V（有時(shí)升高至15V、有時(shí)降低至4V），傳感器安裝及延伸電纜連接無松動(dòng)，檢查傳感器有不規(guī)則磨損，更換傳感器后，重新啟動(dòng)空壓機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間。從振動(dòng)監(jiān)測(cè)原理分析振動(dòng)傳感器與空壓機(jī)軸瓦間應(yīng)存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，傳感器的安裝不存在松動(dòng)現(xiàn)象時(shí)只有軸瓦的振動(dòng)可以導(dǎo)致傳感器的損壞和監(jiān)測(cè)參數(shù)的變化?？諌簷C(jī)這種不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)成為影響安全生產(chǎn)的重大隱患。

2.分析處理

通過調(diào)取空壓機(jī)運(yùn)行記錄觀察，空壓機(jī)振動(dòng)基本正常。振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)值在10～30μm，無軸瓦振動(dòng)報(bào)警信息。振動(dòng)值突然升高的瞬間造成了空壓機(jī)聯(lián)鎖停車。根據(jù)現(xiàn)象分析造成聯(lián)鎖停車最直接的原因有可能是傳感器松動(dòng)，延伸電纜與傳感器、變送器間的連接松動(dòng)，但檢查發(fā)現(xiàn)傳感器、延伸電纜及其他連接均無松動(dòng)現(xiàn)象。

考慮到壓縮機(jī)軸瓦與振動(dòng)傳感器之間的相對(duì)位置，認(rèn)為有可能是空壓機(jī)確實(shí)存在突然的振動(dòng)升高造成了空壓機(jī)的聯(lián)鎖停車，但空壓機(jī)重新啟動(dòng)后運(yùn)行正常且能穩(wěn)定運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間又與上述現(xiàn)象矛盾。為了排除干擾信號(hào)對(duì)空壓機(jī)控制系統(tǒng)的影響，重新檢查確認(rèn)了GE VersaMax PLC控制系統(tǒng)的接地電阻（電阻＜4Ω）、屏蔽控制電纜接地良好，這使問題的解決陷入了困境。

進(jìn)一步對(duì)空壓機(jī)運(yùn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)（表1）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪制振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖（圖1）。

由圖1可見，空壓機(jī)運(yùn)行在不穩(wěn)定狀態(tài)，且1～4級(jí)軸瓦振動(dòng)儀表監(jiān)測(cè)到的空壓機(jī)振動(dòng)具有很強(qiáng)的相關(guān)性，而空壓機(jī)3、4級(jí)軸瓦振動(dòng)表現(xiàn)得尤為突出，但振動(dòng)值距報(bào)警設(shè)定值（1、2級(jí)軸瓦 47μm，3、4 級(jí)軸瓦 41.58μm）、聯(lián)鎖停車設(shè)定值（1、2級(jí)軸瓦61μm，3、4級(jí)軸瓦 58μm）較遠(yuǎn)，卻突然達(dá)到聯(lián)鎖停車值使機(jī)組停車，重新啟動(dòng)空壓機(jī)后又能穩(wěn)定運(yùn)行較長(zhǎng)一段時(shí)間的問題仍沒有得到很好的解釋。為此反復(fù)檢查3級(jí)、4級(jí)軸振動(dòng)儀表，在對(duì)傳感器的拆裝過程中發(fā)現(xiàn)，在空壓機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下4級(jí)軸瓦振動(dòng)傳感器也有不規(guī)則變形。

表1 空壓機(jī)軸瓦振動(dòng)值 μm

圖1 軸瓦振動(dòng)趨勢(shì)圖

通過測(cè)量發(fā)現(xiàn)4級(jí)振動(dòng)傳感器安裝孔與4級(jí)軸瓦振動(dòng)監(jiān)測(cè)面不垂直，處理該安裝孔后振動(dòng)傳感器未發(fā)生不規(guī)則變形情況，振動(dòng)監(jiān)測(cè)正常。

根據(jù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)情況對(duì)空壓機(jī)3級(jí)葉輪進(jìn)行更換，更換后空壓機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)未再發(fā)生3、4級(jí)軸瓦振動(dòng)大幅波動(dòng)的情況（圖 2）。

圖2 處理后軸瓦振動(dòng)趨勢(shì)圖

3.結(jié)論

（1）空壓機(jī) 4級(jí)軸瓦振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器安裝偏差較大。由于設(shè)備制造的原因，位于減速箱上蓋上的4級(jí)軸瓦振動(dòng)傳感器安裝孔與減速箱內(nèi)的空壓機(jī)4級(jí)軸瓦振動(dòng)監(jiān)測(cè)面不垂直，當(dāng)振動(dòng)傳感器通過該安裝孔插入并將間隙電壓調(diào)整到8V時(shí)，振動(dòng)傳感器的邊緣實(shí)際上已經(jīng)與軸瓦的監(jiān)測(cè)面接觸并造成了振動(dòng)傳感器的變形，空壓機(jī)投入運(yùn)行后由于溫度及空壓機(jī)振動(dòng)的原因會(huì)使空壓機(jī)傳感器的磨損加劇，當(dāng)空壓機(jī)4級(jí)軸瓦振動(dòng)增大時(shí)造成了傳感器內(nèi)部渦流線圈的損壞，并產(chǎn)生錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)信號(hào)造成空壓機(jī)突然聯(lián)鎖停車。

（2）空壓機(jī)處于不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)?？紤]到空壓機(jī)1～4級(jí)軸瓦振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有很大的相關(guān)性，特別是3、4級(jí)軸瓦的振動(dòng)監(jiān)測(cè)變化較大，而3、4級(jí)軸瓦又在同一軸上，對(duì)空壓機(jī)3級(jí)葉輪進(jìn)行了更換。檢修后空壓機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，未再出現(xiàn)軸瓦振動(dòng)大幅波動(dòng)的現(xiàn)象。

（3）關(guān)注空壓機(jī)主要運(yùn)行參數(shù)的歷史趨勢(shì)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常。為便于操作人員及時(shí)觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化，通過Ifix上位監(jiān)控軟件添加了空壓機(jī)主要運(yùn)行參數(shù)的歷史趨勢(shì)記錄，數(shù)據(jù)最長(zhǎng)保留時(shí)間30天。

（4）關(guān)注空壓機(jī)主要運(yùn)性參數(shù)的變化率報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常。常規(guī)情況下，為保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，控制系統(tǒng)對(duì)于空壓機(jī)關(guān)健運(yùn)行參數(shù)設(shè)定上、下限報(bào)警和上、下限停車聯(lián)鎖，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行偏離正常狀態(tài)達(dá)到設(shè)定值時(shí)控制系統(tǒng)才發(fā)出報(bào)警或聯(lián)鎖停車信號(hào)。通過此次故障的處理，為了及時(shí)預(yù)警設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化，對(duì)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)增加了變化率報(bào)警，即：在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)即使遠(yuǎn)離上下限報(bào)警設(shè)定值，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)參數(shù)的變化超過設(shè)定值也發(fā)出報(bào)警信息，提示操作人員注意并采取必要的措施。

通過上述工作的完善，有效地提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，確保了生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。