（國家能源集團，包頭 014060）

0 引言

在氣相法條件下，聚乙烯硫化床反應(yīng)器運行過程中，其動力支持主要由K-4003來實現(xiàn)。以硫化床和冷卻器為載體，補償循環(huán)氣流并產(chǎn)生壓降作用，最后在標準氣速支持下，反應(yīng)器床層達到硫化狀態(tài)。當K-4003處于穩(wěn)定運行狀態(tài)時，軸振動保持為10 μm，隨著軸振動的上升及其幅度的加大，相關(guān)數(shù)據(jù)攀升至40 μm，并且有持續(xù)上升的態(tài)勢，這對裝置與設(shè)備的安全運行都造成了階段威脅。文中主要通過DP1500采集振動數(shù)據(jù)，通過相關(guān)振動軟件開展頻譜分析，以便準確判斷振動原因。

1 循環(huán)氣壓縮機K-4003存在的問題

1.1 數(shù)據(jù)采集

在數(shù)據(jù)采集過程中，以軸兩端垂直方向與軸向點實施監(jiān)測，分別確定徑向與軸向位移測點。在監(jiān)測一段時間后，將不同時期下徑向東側(cè)點振動數(shù)據(jù)變化情況列舉出來，以便進行對比分析。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，循環(huán)氣壓縮機振動數(shù)據(jù)嚴重超標，已經(jīng)趨近于報警值。

1.2 FFT頻譜分析法

頻譜分析方法的應(yīng)用比較常見，其以快速傅立葉變化為支持，也稱作FFT分析法。該分析法的原理在于以頻譜分析為依據(jù)，將診斷信息提取出來，之后進行表達，常用的頻譜圖包括幅值譜、功率譜等。就幅值譜分析法來看，振動信號x（t）的傅立葉變換譜的計算為X（f），整個計算過程以振動信號、虛譜、實譜等為支持，通過轉(zhuǎn)換等方式可計算出幅值譜或FFT譜，對信號中頻率成分幅值大小及其沿著頻率軸進行分布的情況加以表示[1]。

幅值譜主要應(yīng)用于機械故障診斷方面，通過該方法能夠?qū)φ駝有盘栠M行分析，明確其中頻率成分及諧波分量等，并對諧波分量中突出成分復制進行確定，進而為故障分析提供參考信息。

1.3 頻譜圖

通過對頻譜圖進行仔細觀察和分析，能夠?qū)C器振動幅值以及轉(zhuǎn)動頻率之間關(guān)系形成一個清晰的認知，并通過曲線形式反應(yīng)出來。在這一曲線圖中，以轉(zhuǎn)動頻率為橫坐標，以振幅峰值為縱坐標。在實際操作過程中，以故障診斷軟件來對K-4003進行檢測，可以獲得振動頻譜圖（如圖1所示），分別為不同測振點下的頻譜。

圖1 震動頻譜

K-4003循環(huán)氣壓縮機保持3 000 r/min的工作轉(zhuǎn)速，實際轉(zhuǎn)動頻率保持為50 Hz。通過觀察圖1可以發(fā)現(xiàn)，1倍頻的條件下，不同測振點所達到的振動幅值也存在明顯差異，通過對比可知，當轉(zhuǎn)動頻率為50 Hz時，1倍頻下的振動幅值保持最大狀態(tài)，其與分量相對較小。表明當基頻振動分量處于增長狀態(tài)時，會導致振動峰峰值出現(xiàn)增長。

2 K-4003振動原因分析

2.1 振動原因分析

在聚乙烯裝置循環(huán)氣壓縮機運行過程中，基于以往運行經(jīng)驗出發(fā)進行分析可以發(fā)現(xiàn)，導致K-4003出現(xiàn)振動的原因是多方面的，當探頭處于失效狀態(tài)時，會影響測試數(shù)據(jù)的精準度，導致設(shè)備運行受到影響，進而出現(xiàn)振動。當轉(zhuǎn)子對中不理想，軸出現(xiàn)彎曲，機械處于松動狀態(tài)，或者存在摩擦問題時，也會導致設(shè)備出現(xiàn)振動。觀察壓縮機內(nèi)部狀態(tài)，若氣流的穩(wěn)定性不足，會影響K-4003運行的穩(wěn)定性。當旋轉(zhuǎn)失效或者出現(xiàn)喘振情況時，軸承出現(xiàn)磨損，嚴重情況下可能會失去其自身效用，油膜振蕩與蝸動，轉(zhuǎn)子平衡性不足等，這些因素都會影響K-4003運行的穩(wěn)定性，導致出現(xiàn)振動問題[2]。以專用設(shè)備來進行檢測并開展綜合分析之后，可以確定探頭失效、機械松動、旋轉(zhuǎn)失效、壓縮機氣流不穩(wěn)以及油膜振蕩與蝸動這幾項因素可以排除。

轉(zhuǎn)子對中不理想情況，通過觀察循環(huán)氣壓縮機可以發(fā)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)軸與電機主軸之間存在軸系，主要由聯(lián)軸器來進行聯(lián)接，一旦安裝不精準，或者機器基礎(chǔ)松動等，極易導致軸系出現(xiàn)平行位移不規(guī)范、角度位移不合理，會影響軸系對中變化，導致誤差出現(xiàn)。在動態(tài)效應(yīng)的作用下，導致整個設(shè)備出現(xiàn)軸承損壞、油膜失穩(wěn)以及異常振動等。振動特征主要表現(xiàn)在頻率和振動方向這兩個方面，在頻率方面，受到轉(zhuǎn)子不對中差異化型式的影響，平行不對中情況下，主要激發(fā)2倍頻，而角度不對中情況下，則出現(xiàn)同頻振動突出問題。就振動方向來看，平行不對中的情況下往往會出現(xiàn)大徑向振動。由于K-4003振動以1倍頻為主，因此轉(zhuǎn)子不對中不是導致K-4003振動的主要原因。

就轉(zhuǎn)子彎曲來看，主要包含永久性和臨時性，當轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不合理或者材質(zhì)不均勻時，轉(zhuǎn)子極易出現(xiàn)永久性彎曲，并且隨著存放不合理或者熱態(tài)停車等因素的影響，其自然彎曲或有所加大。而當暖機操作不正確、存在較大預負荷等問題時，就會導致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)臨時性彎曲。觀察頻譜圖和時域圖可以發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子彎曲存在二倍頻分量，當轉(zhuǎn)速較低時，轉(zhuǎn)子工頻振動幅值要明顯大于開車時的數(shù)值，由此可以分析，軸彎曲因素可以被排除。

就摩擦來看，部分摩擦時，轉(zhuǎn)子與靜止部分的接觸是偶然的，所造成的破壞性較小，機器運行中的風險因素也比較小。而在整周環(huán)狀摩擦條件下，摩擦處于密封狀態(tài)，所產(chǎn)生的分數(shù)諧波振動分量相對較高，但其與K-4003頻譜圖存在出入，因此摩擦因素得以排除[3]。

就軸承磨損與失效來看，在頻譜圖中，軸承磨損與失效主要表現(xiàn)在1倍頻、2倍頻等方面，頻譜圖反應(yīng)存在出入，徑向軸承不存在變化，因此軸承磨損與失效因素可以被排除。

就轉(zhuǎn)子不平衡來看，其主要表現(xiàn)在兩方面，其一是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量存在偏心，這與轉(zhuǎn)子制造誤差、材質(zhì)不均勻等相關(guān)。其二是轉(zhuǎn)子部件缺損，這與運行過程中轉(zhuǎn)子腐蝕、磨損等相關(guān)，導致零部件出現(xiàn)損壞與脫落等，最終導致轉(zhuǎn)子不平衡。從振動方向特征來看，徑向振動相對較大，初步判斷轉(zhuǎn)子不平衡是導致K-4003振動異常的根本原因，在振動1倍頻和振動方向這兩方面都存在相符性。

2.2 判斷轉(zhuǎn)子不平衡

轉(zhuǎn)子不平衡主要體現(xiàn)在原始、漸變和突發(fā)這三個方面，分別具有各自特征，結(jié)合頻譜圖進行觀察可以發(fā)現(xiàn)，1倍頻下K-4003振動表現(xiàn)出漸變穩(wěn)定，隨著振動值的不斷增大，軸向振動較小，以徑向垂直和水平振動比較明顯，這是導致轉(zhuǎn)子不平衡的首要因素。偏心質(zhì)量的出現(xiàn)，與轉(zhuǎn)子受到腐蝕和磨損相關(guān)，在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，極易導致轉(zhuǎn)子在徑向位置出現(xiàn)失衡，因此可以判定，壓縮機振動超標的原因就在于轉(zhuǎn)子漸變不平衡。

3 結(jié)束語

通過分析可知，轉(zhuǎn)子不平衡是導致壓縮機出現(xiàn)振動超標的主要原因，在實際解體檢修的過程中，需要令循環(huán)氣壓縮機保持停車狀態(tài)，最終判斷可通過檢修情況以及檢修后設(shè)備振動情況來加以驗證。通過對聚乙烯裝置循環(huán)氣壓縮機的振動進行研究，能夠把握振動原因，并采取有針對性的檢修操作，以維護循環(huán)氣壓縮機的穩(wěn)定運行，維護聚乙烯裝置的運行效率，避免企業(yè)生產(chǎn)受到影響。