孫東華　王維東

摘 要：機(jī)器基礎(chǔ)的不均勻沉降等，造成機(jī)器工作時(shí)各轉(zhuǎn)子軸線之間產(chǎn)生不對(duì)中。不對(duì)中將導(dǎo)致軸向、徑向交變力，引起軸向振動(dòng)和徑向振動(dòng)。由于不對(duì)中引起的振動(dòng)會(huì)隨著對(duì)中嚴(yán)重程度的增加而增大。文章對(duì)離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障進(jìn)行分析，并提出了處理建議。

關(guān)鍵詞：離心式壓縮機(jī)；振動(dòng)故障；振動(dòng)故障處理；故障分析

中圖分類號(hào)：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）20-0130-01

××研究院目前共有四臺(tái)DA型離心壓縮機(jī)，主要用于滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)提供氣源。自汶川5·12大地震后其中一臺(tái)壓縮機(jī)有嚴(yán)重的振動(dòng)故障，故障主要表現(xiàn)為軸瓦巴氏合金脫落、齒輪磨損、機(jī)器發(fā)生異常振動(dòng)，猶其是軸向振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)。安全隱患極大。由于這種壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝精度要求較高，壓縮機(jī)又沒(méi)有安裝軸振動(dòng)傳感器，這就為振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷造成了一定的困難。

1 設(shè)備基本情況

該機(jī)組型號(hào)為DA 1000-51，電機(jī)轉(zhuǎn)速為2 985 r/min（約50 Hz）機(jī)組功率為5 000 kW，流量為1 000 m3/min，主軸轉(zhuǎn)速為5 400 r/min，轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為2 400 r/min。壓縮機(jī)通過(guò)前后軸承座支承前后在兩塊底座（臺(tái)板），底座上裝有四個(gè)滑銷，均留有一定的間隙，以保證壓縮機(jī)缸體軸向和徑向的熱膨脹。前軸承徑向橢園軸承，后軸承是徑向、止推聯(lián)合滑動(dòng)軸承。轉(zhuǎn)子止推軸承布置在排氣側(cè)，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子有相對(duì)氣缸向進(jìn)氣側(cè)竄動(dòng)的軸向力。軸瓦面是巴氏合金，屬?gòu)?qiáng)制潤(rùn)滑。沒(méi)有安裝軸振動(dòng)傳感器。增速器齒輪是人字齒輪，大齒輪齒數(shù)95，小齒輪齒數(shù)40。增速機(jī)與電機(jī)、壓縮機(jī)均通過(guò)齒輪聯(lián)軸器轉(zhuǎn)遞扭矩。機(jī)組配套及測(cè)點(diǎn)示意圖，如圖1所示。

2 振動(dòng)故障

2.1 故障特征

該機(jī)組經(jīng)5·12大地震使設(shè)備基礎(chǔ)產(chǎn)生了不均勻沉降，電機(jī)6號(hào)軸承基礎(chǔ)壓機(jī)1號(hào)軸承基礎(chǔ)低45 mm，軸承座標(biāo)高及水平位置、軸系連接的同心度和平直度都產(chǎn)生變化。機(jī)組運(yùn)行時(shí)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)軸承的振動(dòng)十分明顯。增速機(jī)振動(dòng)也大，運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音異常，軸承溫度上升很快。高速齒輪很可能有故障。用本特利測(cè)振儀得到各軸承，垂直、水平、軸向三個(gè)位置振動(dòng)頻譜圖。

轉(zhuǎn)速為5 440 r/min（91 Hz）壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子激起的基頻振動(dòng)最大達(dá)到35 mm/s，壓縮機(jī)1號(hào)軸承各測(cè)點(diǎn)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子激起的基頻振動(dòng)分別為7.9 mm/s、5.9 mm/s、22.2 mm/s。

壓縮機(jī)2號(hào)軸承各測(cè)點(diǎn)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子激起的基頻振動(dòng)分別為1.6 mm/s、6.6 mm/s、12.6 mm/s。且有較豐富的頻率成份和較大的二倍頻成份。

增速機(jī)基頻振動(dòng)較大，3號(hào)軸承垂直振動(dòng)6.9 mm/s、水平振動(dòng)5.9 mm/s，4號(hào)軸承垂直振動(dòng)4.6 mm/s、水平振動(dòng)5.3 mm/s，首先電機(jī)轉(zhuǎn)速是49.6 Hz；齒輪嚙合頻率為：

49.6X95=4715.17 Hz

懷疑為齒輪對(duì)的配合間隙較大，齒輪的中心距超差，引起的共振現(xiàn)象。

2.2 故障處理

離心機(jī)開(kāi)蓋檢查，并測(cè)量機(jī)組中心包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支承轉(zhuǎn)子各軸承座標(biāo)高及水平位置、軸系連接的同心度和平直度三項(xiàng)內(nèi)容，如其偏差過(guò)大可能會(huì)引起汽流激振、動(dòng)靜碰磨。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強(qiáng)迫振動(dòng)，經(jīng)查壓縮機(jī)與增速機(jī)高速軸不對(duì)中。壓縮機(jī)的對(duì)中數(shù)據(jù)，如圖2所示。

可看出其聯(lián)軸節(jié)徑向、端面開(kāi)口都存在顯著偏差，當(dāng)端面上開(kāi)口時(shí)，會(huì)使聯(lián)軸器相鄰的兩個(gè)軸瓦載荷增加；圓周差會(huì)使圓周較低的相鄰軸瓦載荷減少；聯(lián)軸器不對(duì)中時(shí)，軸向振動(dòng)較大，隨著轉(zhuǎn)速升高，振幅增長(zhǎng)得很快，轉(zhuǎn)速降低時(shí)，振幅可趨近于零。

檢查時(shí)還發(fā)現(xiàn)在1#軸承瓦忱上有一細(xì)小裂紋，長(zhǎng)約30 mm，肉眼可見(jiàn)。在檢查軸瓦緊力時(shí)也有發(fā)現(xiàn)：1#和2#軸承軸瓦墊塊和洼窩接觸處產(chǎn)生明顯撞擊痕跡，金屬表面有疲勞剝落現(xiàn)象，就將原設(shè)備技術(shù)文件規(guī)定的緊力0.03～0.07 mm增加到0.12 mm。電機(jī)側(cè)聯(lián)軸節(jié)不同軸度也較大。其原因基礎(chǔ)產(chǎn)生了不均勻沉降，各軸承座標(biāo)高及軸系水平成傾斜狀態(tài)，壓縮機(jī)機(jī)組各轉(zhuǎn)子中心線不能夠形成一條連續(xù)平滑的公共中心線。設(shè)備基礎(chǔ)加固處理、軸承座標(biāo)高及水平位置、軸系連接的同心度和平直度重新調(diào)整找正（規(guī)定值），更換新忱，并將1#軸瓦更換（巴氏合金有脫落現(xiàn)象）再次開(kāi)機(jī)運(yùn)行正常。

2.3 排除故障的措施

精確調(diào)整增速機(jī)與電機(jī)和壓縮機(jī)同軸度之前，增速機(jī)開(kāi)蓋檢查發(fā)現(xiàn)，增速機(jī)軸承向徑間隙普遍超大，軸向間隙竟比規(guī)定值大0.4 mm。齒輪中心距和交叉度也嚴(yán)重超差，造成低速軸與高速軸嚙合不好，配合間隙較大，齒輪對(duì)運(yùn)行過(guò)程中所受的沖擊較大。一、二級(jí)軸承振動(dòng)就波動(dòng)大，引起齒輪共振。增速機(jī)運(yùn)行時(shí)的軸承潤(rùn)滑油壓力、溫度、回油量及齒輪的嚙合頻率，都反映了以上問(wèn)題。

將增速機(jī)的四個(gè)軸承全部更換，依據(jù)設(shè)備技術(shù)文件的要求，對(duì)齒輪對(duì)嚙合調(diào)整和軸瓦研磨，保證增速機(jī)各部件裝配精度要求，再次開(kāi)機(jī)運(yùn)行正常。

3 結(jié) 語(yǔ)

DA1000-51離心壓縮機(jī)（已使用20 a）在檢修前各軸承，垂直、水平、軸向三個(gè)位置的振動(dòng)均超出上表（不允許）的規(guī)定，軸向振動(dòng)超出數(shù)倍。檢修后的振動(dòng)除1#軸承軸向振動(dòng)5.6 mm/s，其它軸承的振動(dòng)值均在（允許）范圍內(nèi)，用便攜式測(cè)振儀和本特利測(cè)振儀同時(shí)檢測(cè)，滿足了使用要求。

我們認(rèn)為，振動(dòng)設(shè)備故障的診斷和處理應(yīng)先檢查設(shè)備各部件裝配精度，所有數(shù)據(jù)都符合規(guī)范和廠家技術(shù)要求，先排除一些不規(guī)范的因素。但已使用20 a左右老設(shè)備振動(dòng)故障的診斷處理時(shí)，及時(shí)檢查和增加緊力，不能局限于規(guī)范和廠家技術(shù)要求，設(shè)備使用時(shí)間長(zhǎng)軸瓦在洼窩內(nèi)支承剛度降低，并且轉(zhuǎn)子平衡技術(shù)和精度以前也不如現(xiàn)在。

離心壓縮機(jī)機(jī)組振動(dòng)設(shè)備故障的診斷和處理，使我們感到故障與征兆不完全是一一對(duì)等的關(guān)系，有時(shí)各種故障同時(shí)發(fā)生、同時(shí)存在。正確判斷和處理故障不僅要對(duì)設(shè)備非常了解和熟悉，還需要撐握振動(dòng)學(xué)方面的知識(shí)。

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