SVK16-3S空壓機異常振動處理

周藝軍

作者通聯(lián)：濟鋼集團鮑德氣體公司 濟南市 250101

E-mail：zhouyijun200803@sina.com

1.問題的提出

濟鋼氣體公司集中空壓機站使用沈鼓生產(chǎn)的SVK16-3S空氣壓縮機，該空壓機為三級壓縮，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)，軸振動監(jiān)測采用派利斯振動儀表，其控制盤與空壓機本體一同安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場。上位監(jiān)控采用IFix軟件，PLC監(jiān)控數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)通信與中控室上位計算機通信。該機2004年8月投產(chǎn)運行以來運行穩(wěn)定，控制正常，但在近2年的運行過程中發(fā)生過幾次原因不明的空壓機振動聯(lián)鎖停車。停車后檢查發(fā)現(xiàn)振動傳感器間隙電壓偏離8V（有時升高至15V、有時降低至4V），傳感器安裝及延伸電纜連接無松動，檢查傳感器有不規(guī)則磨損，更換傳感器后，重新啟動空壓機能夠穩(wěn)定運行較長時間。從振動監(jiān)測原理分析振動傳感器與空壓機軸瓦間應(yīng)存在相對運動，傳感器的安裝不存在松動現(xiàn)象時只有軸瓦的振動可以導(dǎo)致傳感器的損壞和監(jiān)測參數(shù)的變化。空壓機這種不穩(wěn)定的運行狀態(tài)成為影響安全生產(chǎn)的重大隱患。

2.分析處理

通過調(diào)取空壓機運行記錄觀察，空壓機振動基本正常。振動監(jiān)測數(shù)值在10～30μm，無軸瓦振動報警信息。振動值突然升高的瞬間造成了空壓機聯(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，延伸電纜與傳感器、變送器間的連接松動，但檢查發(fā)現(xiàn)傳感器、延伸電纜及其他連接均無松動現(xiàn)象。

考慮到壓縮機軸瓦與振動傳感器之間的相對位置，認為有可能是空壓機確實存在突然的振動升高造成了空壓機的聯(lián)鎖停車，但空壓機重新啟動后運行正常且能穩(wěn)定運行較長時間又與上述現(xiàn)象矛盾。為了排除干擾信號對空壓機控制系統(tǒng)的影響，重新檢查確認了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。

進一步對空壓機運行振動數(shù)據(jù)（表1）進行統(tǒng)計分析并繪制振動監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢圖（圖1）。

由圖1可見，空壓機運行在不穩(wěn)定狀態(tài)，且1～4級軸瓦振動儀表監(jiān)測到的空壓機振動具有很強的相關(guān)性，而空壓機3、4級軸瓦振動表現(xiàn)得尤為突出，但振動值距報警設(shè)定值（1、2級軸瓦 47μm，3、4 級軸瓦 41.58μm）、聯(lián)鎖停車設(shè)定值（1、2級軸瓦61μm，3、4級軸瓦 58μm）較遠，卻突然達到聯(lián)鎖停車值使機組停車，重新啟動空壓機后又能穩(wěn)定運行較長一段時間的問題仍沒有得到很好的解釋。為此反復(fù)檢查3級、4級軸振動儀表，在對傳感器的拆裝過程中發(fā)現(xiàn)，在空壓機靜止狀態(tài)下4級軸瓦振動傳感器也有不規(guī)則變形。

表1 空壓機軸瓦振動值 μm

圖1 軸瓦振動趨勢圖

通過測量發(fā)現(xiàn)4級振動傳感器安裝孔與4級軸瓦振動監(jiān)測面不垂直，處理該安裝孔后振動傳感器未發(fā)生不規(guī)則變形情況，振動監(jiān)測正常。

根據(jù)振動監(jiān)測情況對空壓機3級葉輪進行更換，更換后空壓機運行平穩(wěn)未再發(fā)生3、4級軸瓦振動大幅波動的情況（圖 2）。

圖2 處理后軸瓦振動趨勢圖

3.結(jié)論

（1）空壓機 4級軸瓦振動監(jiān)測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級軸瓦振動傳感器安裝孔與減速箱內(nèi)的空壓機4級軸瓦振動監(jiān)測面不垂直，當(dāng)振動傳感器通過該安裝孔插入并將間隙電壓調(diào)整到8V時，振動傳感器的邊緣實際上已經(jīng)與軸瓦的監(jiān)測面接觸并造成了振動傳感器的變形，空壓機投入運行后由于溫度及空壓機振動的原因會使空壓機傳感器的磨損加劇，當(dāng)空壓機4級軸瓦振動增大時造成了傳感器內(nèi)部渦流線圈的損壞，并產(chǎn)生錯誤監(jiān)測信號造成空壓機突然聯(lián)鎖停車。

（2）空壓機處于不穩(wěn)定運行狀態(tài)。考慮到空壓機1～4級軸瓦振動監(jiān)測數(shù)據(jù)具有很大的相關(guān)性，特別是3、4級軸瓦的振動監(jiān)測變化較大，而3、4級軸瓦又在同一軸上，對空壓機3級葉輪進行了更換。檢修后空壓機運行穩(wěn)定，未再出現(xiàn)軸瓦振動大幅波動的現(xiàn)象。

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

（4）關(guān)注空壓機主要運性參數(shù)的變化率報警，及時發(fā)現(xiàn)運行異常。常規(guī)情況下，為保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，控制系統(tǒng)對于空壓機關(guān)健運行參數(shù)設(shè)定上、下限報警和上、下限停車聯(lián)鎖，當(dāng)設(shè)備運行偏離正常狀態(tài)達到設(shè)定值時控制系統(tǒng)才發(fā)出報警或聯(lián)鎖停車信號。通過此次故障的處理，為了及時預(yù)警設(shè)備運行狀態(tài)的變化，對關(guān)鍵運行參數(shù)增加了變化率報警，即：在監(jiān)測范圍內(nèi)即使遠離上下限報警設(shè)定值，在一定的時間范圍內(nèi)參數(shù)的變化超過設(shè)定值也發(fā)出報警信息，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)備運行的穩(wěn)定性，確保了生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行。