離心式壓縮機故障診斷
摘 要：介紹了離心式壓縮機振動過大故障的診斷過程，用實例說明了借助振動頻譜分析進行壓縮機的故障診斷是非常有效的，對機組的維護和維修都具有指導意義。
關鍵詞：轉子 振動 監測 頻譜 故障診斷
天津石化公司化工廠芳烴車間離心式壓縮機C501是生產中的關鍵設備之一，系日本日立公司產品，4級離心式回轉式驅動電機功率610kW，主機轉子轉速15300r/min，工作介質是氫氣，氣流量38066m3（標準）/h，出口壓力11.32×105Pa，氣體溫度200℃。該機配有美國本特利內華達公司7200系列振動監測系統，測點有7個，分布如圖1。測點A、B、C、D為壓縮機主軸瓦徑向位移傳感器。測點E、F分別為齒輪增速箱高速軸和低速軸軸瓦的徑向位移傳感器，測點G為壓縮機主軸軸向位移傳感器。7200系列儀表可隨時示出振動位移峰峰值，超過報警限時報警。
該機沒有備份，全年連續運轉，僅在大修期間可以停機檢修，生產過程中，一旦停機將影響全線生產。該機功率大，轉速高，介質是氫氣，振動異常有可能造成極為嚴重的惡性事故，是公司重點監測的設備之一。
圖1 C501壓縮機測點
1．故障現象
化工廠于2000年5月中旬開始停車大檢修，6月初經檢測各項靜態指標均達到規定標準。6月10日下午啟動，投入催化劑再生工作，為全線開車做準備。再生工作要連續運行一星期左右，再生過程中，工作介質是氮氣，這使得壓縮機負荷大一些。壓縮機啟動后，各項動態參數如油量、壓力、溫度、油溫、電流等都在規定范圍內，機器正常工作，運行到6月12日上午，出現振動報警，測點D振動值越過報警限，在60-80 μm之間波動，測點C振動值也偏大，在50-60μm之間波動。其他測點振動正常。測點的振動值超差，說明設備存在故障，但是什么故障不得而知。依照慣例，設備應該停下來，解體檢查，但因此會使再生工作停下來。
2．故障診斷
為此，用示波器觀察了可測點的振動波形，特別是D點和C點的波形，其波形接近原來的形狀，曲線光滑，但振幅很大，沒有出現高頻振動成分。用磁帶記錄儀記錄下各測點的信號，對信號進行頻譜分析，并與過去相應測點頻譜信號進行對比，發現：(1)1倍頻的振幅明顯增大，測點D增大到原來的1.9倍，測點C增大到原來的1.7倍；(2)其他頻率的振幅沒有明顯的變化，特別是1/3倍頻，1/2倍頻的附近，振幅依然很小，這排除了干摩擦和油膜自激振蕩的可能性。
得出如下結論：(1)轉子出現了明顯的不平衡，可能是因轉子結垢所致。(2)振動雖然大，但屬于受迫振動，不是自激振動，并不十分可怕。（所擔心的是發生油膜自激振蕩和干摩擦）
由此做了以下處理：密切注意振動的狀態，繼續運行4-5天，直到再生工作完成，再做解體檢查。
3.解體檢修
6月18日催化劑再生工作完成后，解體檢查發現壓縮機轉子及機殼流道上結垢十分嚴重，結垢最厚的達20mm左右，垢的主要成分是燒蝕下來的催化劑，第一級吸入口處約3/4的流道被堵，只剩下一條窄縫，與停機前的診斷結論吻合。清垢后安裝復原，6月25日壓縮機啟動投入正常生產，至下一個檢修周期壓縮機工作一切正常。