中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)有限公司 山東青島 266300

1 引言

某石化廠的往復(fù)式壓縮機(jī)組，其配套主電機(jī)功率為7200kW、轉(zhuǎn)速為333r/min，采用可傾瓦滑動(dòng)軸承。電機(jī)在單機(jī)試運(yùn)過(guò)程中運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)均為理想狀態(tài)（振速0.2mm/s、振幅1μm）。電機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)空負(fù)荷試運(yùn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承箱振動(dòng)異常劇烈，振動(dòng)肉眼可見(jiàn)并帶動(dòng)潤(rùn)滑油管線振動(dòng)，使用手持式測(cè)振儀已無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量出振動(dòng)幅值、振速和振動(dòng)加速度。電機(jī)異常振動(dòng)嚴(yán)重影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，給以后機(jī)組的正常運(yùn)行埋下巨大安全隱患。本文對(duì)電機(jī)軸承箱異常振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，并詳細(xì)闡述了異常振動(dòng)問(wèn)題的分析及處理過(guò)程，為同行在以后處理類(lèi)似問(wèn)題提供參考。

2 壓縮機(jī)機(jī)組電機(jī)振動(dòng)的成因及危害

2.1 電機(jī)振動(dòng)的成因

電機(jī)由本體、底座、基礎(chǔ)及其所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載一同構(gòu)成一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。電機(jī)內(nèi)部存在定子和轉(zhuǎn)子之間的電磁力，輸入端受到的扭轉(zhuǎn)沖擊，以及輸出端受到的扭力，造成定子鐵芯、定子繞組、基座、轉(zhuǎn)子及軸承等部件以其固有頻率自由振動(dòng)，以及數(shù)種頻率組合的強(qiáng)迫振動(dòng)。具體可分為下列幾種情況：

（1）電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子自身缺陷；

（2）電機(jī)底座結(jié)構(gòu)特性；

（3）軸承裝配間隙超標(biāo)；

（4）壓縮機(jī)與電機(jī)同軸度偏差過(guò)大；

（5）壓縮機(jī)側(cè)負(fù)荷沖擊。

2.2 電機(jī)振動(dòng)的危害

電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)發(fā)生不同程度的振動(dòng)，振動(dòng)對(duì)電機(jī)的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）消耗能量，降低電動(dòng)機(jī)效率；

（2）損傷電機(jī)及壓縮機(jī)軸承，加速軸承的磨損，使軸承正常使用壽命大大縮減；

（3）使基礎(chǔ)或與電機(jī)配套的其他設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)受到影響，造成某些零件松動(dòng)，甚至使一些零件因疲勞而損傷，造成事故；

（4）使轉(zhuǎn)子鐵芯松動(dòng)，造成定子和轉(zhuǎn)子互相摩擦，從而導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲、斷裂；

（5）使電機(jī)繞組相互摩擦，絕緣電阻降低，絕緣壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)造成絕緣擊穿。

3 電機(jī)軸承箱異常振動(dòng)問(wèn)題分析及處理方案

3.1 電機(jī)與壓縮機(jī)同軸度偏差過(guò)大

3.1.1 振動(dòng)產(chǎn)生原因

電機(jī)與壓縮機(jī)同軸度偏差過(guò)大，致使電機(jī)在驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，壓縮機(jī)曲軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生過(guò)大的軸向和徑向干擾力，干擾力通過(guò)軸承作用于軸承箱，造成電機(jī)軸承箱振動(dòng)異常。

3.1.2 檢查、處理方案

復(fù)測(cè)電機(jī)與壓縮機(jī)的同軸度。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)測(cè)同軸度數(shù)據(jù)為徑向最大值為0.02mm、軸向最大值為0.03mm。隨機(jī)文件中規(guī)定機(jī)組同軸度允許安裝偏差為徑向0.03mm、軸向0.05mm，實(shí)際安裝數(shù)值滿足機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行要求。確認(rèn)軸承箱異常振動(dòng)并非由同軸度偏差造成。

3.2 飛輪未做靜平衡或靜平衡實(shí)驗(yàn)不合格

3.2.1 振動(dòng)產(chǎn)生原因

飛輪未做靜平衡或靜平衡實(shí)驗(yàn)不合格，使飛輪隨壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)，通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)子作用到軸承箱處，最終導(dǎo)致軸承箱振動(dòng)異常。

3.2.2 檢查、處理方案

查看壓縮機(jī)隨機(jī)文件，確認(rèn)飛輪靜平衡檢測(cè)報(bào)告為合格。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀察結(jié)果（飛輪上有平衡孔），排除飛輪未做靜平衡的可能。

3.3 墊鐵規(guī)格及布置不合理

3.3.1 振動(dòng)產(chǎn)生原因

墊鐵尺寸規(guī)格過(guò)小或布置位置和間距不合理可能導(dǎo)致振動(dòng)的產(chǎn)生。主要表現(xiàn)在：尺寸過(guò)小的墊鐵未能有效支撐電機(jī)底座承重筋板或主要承重面；墊鐵布置間距過(guò)大，電機(jī)底座產(chǎn)生過(guò)大變形。

3.3.2 檢查、處理方案

綜合電機(jī)質(zhì)量（73700kg）、混凝土規(guī)格（C30）無(wú)收縮灌漿料、電機(jī)底座尺寸、地腳螺栓分布、地腳螺栓距電機(jī)底座邊緣距離、電機(jī)軸承箱，以及轉(zhuǎn)子、定子質(zhì)量及重心分布等影響因素，設(shè)計(jì)墊鐵布置位置和墊鐵規(guī)格。確定使用L300mm×b150mm×h20mm的常規(guī)平墊鐵和L300mm×b150mm×h20mm×a10mm×c8mm規(guī)格的斜墊鐵（規(guī)格尺寸詳見(jiàn)圖1），單臺(tái)電機(jī)放置28組墊鐵（墊鐵布置位置詳見(jiàn)圖2）。

圖1 電機(jī)墊鐵規(guī)格圖

圖2 電機(jī)墊鐵布置圖

通過(guò)理論計(jì)算對(duì)墊鐵的最小面積進(jìn)行驗(yàn)證，墊鐵選用符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，能夠滿足電機(jī)正常平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。

3.4 調(diào)整軸瓦瓦背過(guò)盈量

3.4.1 振動(dòng)產(chǎn)生原因

通過(guò)對(duì)比施工期間的安裝記錄發(fā)現(xiàn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承箱軸瓦瓦背與軸承箱上蓋的間隙為0.02 mm，安裝時(shí)就此問(wèn)題咨詢(xún)過(guò)廠家服務(wù)人員，廠家給出了證明材料，安裝要求為±0.05mm。因此，軸承箱的軸瓦安裝時(shí)出現(xiàn)過(guò)盈0.05mm或者間隙0.05mm都是符合廠家技術(shù)要求的。

3.4.2 檢查、處理方案

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸瓦瓦口處加0.05mm的墊片調(diào)整過(guò)盈量，調(diào)整后過(guò)盈為0.02mm，軸瓦頂間隙增加0.02mm。

軸瓦過(guò)盈量調(diào)整后再次開(kāi)機(jī)，此時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)為：軸承箱上蓋處振速1.0mm/s、振幅32μm，底座上板面振速0.7mm/s、振幅25μm，振動(dòng)現(xiàn)象有了明顯改變。此時(shí)的振動(dòng)值雖然沒(méi)有超出廠家的設(shè)計(jì)值（振速2.8mm/s、振幅70μm），但與電機(jī)在進(jìn)行單機(jī)試運(yùn)時(shí)的數(shù)據(jù)比較還是明顯偏高。由此可見(jiàn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承箱上蓋與軸瓦存在間隙不是引起軸承箱劇烈振動(dòng)的絕對(duì)因素。

3.5 電機(jī)底座加固

3.5.1 振動(dòng)產(chǎn)生原因

電機(jī)底座結(jié)構(gòu)剛度不夠也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)產(chǎn)生。從底座的整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，強(qiáng)度方面沒(méi)有什么問(wèn)題，但由于底座頂面采用20mm厚度的鋼板，支撐筋板使用30mm厚度的鋼板（布置示意圖見(jiàn)圖3），整個(gè)底座略顯單薄，剛度方面可能會(huì)存在問(wèn)題。軸承箱固定螺栓在底座上的位置為兩筋板的空當(dāng)處，同時(shí)軸承箱下方的支撐筋板略少，在電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸承箱自重作用下底座可能會(huì)產(chǎn)生彈性變形。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生動(dòng)載荷使底座發(fā)生一定的振動(dòng)幅度，動(dòng)載荷頻率與電機(jī)固有頻率相近時(shí)，產(chǎn)生共振，兩種變形量疊加導(dǎo)致轉(zhuǎn)子傾斜。在定子磁場(chǎng)和壓縮機(jī)作用下，轉(zhuǎn)子受到軸向和徑向作用力，最終導(dǎo)致電機(jī)軸承箱發(fā)生異常振動(dòng)。

圖3 底座結(jié)構(gòu)圖

3.5.2 檢查、處理方案

局部強(qiáng)化電機(jī)底座的剛度。具體操作為：在軸承箱下方的底座增加4組厚度為36mm的加強(qiáng)筋板后，再次啟動(dòng)壓縮機(jī)組，檢測(cè)電機(jī)軸承箱振動(dòng)情況。

3.5.3 試車(chē)結(jié)果

在增加支撐筋板數(shù)量、調(diào)整軸瓦過(guò)盈量后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承箱垂直、水平、端面3個(gè)方向最大振速為0.5mm/s、最大為振幅15μm，不僅符合廠家設(shè)計(jì)要求，而且達(dá)到了較為理想的狀態(tài)。最終確認(rèn)誘發(fā)振動(dòng)的主要因素為電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸瓦裝配間隙過(guò)大和電機(jī)底座剛度偏低（見(jiàn)圖4）。

圖4 振動(dòng)因素調(diào)整前后對(duì)比圖

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析、處理壓縮機(jī)組電機(jī)軸承箱振動(dòng)問(wèn)題，可知引起電機(jī)振動(dòng)的因素很多。從電機(jī)的生產(chǎn)制造、安裝過(guò)程和最終的帶負(fù)荷運(yùn)行，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都可能造成電機(jī)的振動(dòng)。一旦發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)結(jié)合設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，逐條分析、處理設(shè)備自身結(jié)構(gòu)以及安裝、運(yùn)行可能存在的問(wèn)題，查找并確定電機(jī)振動(dòng)的真正原因，有針對(duì)性地制定維修處理方案。