原料空氣壓縮機振動原因分析

【摘 要】 本文分析了導致原料空氣壓縮機振動產生的主要原因，并采取相應措施消除振動影響。

【關鍵詞】 空氣壓縮機 振動 油膜

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2017.04.005

某廠原料空氣壓縮機為三級增壓離心式壓縮機，為了保證裝置正常運行，對軸瓦的振動值有著嚴格的限制，運行時在互相垂直的兩個方向對徑向進行實時振動監測（X向和Y向）。壓縮機生產廠家提供的技術要求如下：機組正常運行時各級軸瓦X向Y向振動值在13μm～20μm之間，振動值到45μm時報警，59μm時停機。

1 問題產生

該空壓機運行兩年后停機，隨后進行了兩次開機，兩次開機顯示二級軸瓦X相振動值偏高，達到23μm～28μm，一級和三級軸瓦振動值正常，如表1所示。

第二次開機第四天時，二級軸瓦振動值繼續上升，最后達到59μm后自動停機。表2是停機前45min內的四個瞬時振動值。

為了更好地分析產生振動的原因，我們截取了停機前的機組運行頻譜圖，如圖1所示，停機前，二級軸瓦X向Y向波形為正弦波，振幅逐漸升高至59μm停機，此時一級和二級軸瓦溫度為56℃，三級軸瓦溫度為61℃，油壓檢測值為0.16MPa。

2 原因分析

機組振動主要存在兩方面的原因：轉子動平衡不良和油膜震蕩。轉子動平衡不良涉及到設計、制造、外界灰塵、本體受損和軸瓦刮磨等多方面因素；油膜震蕩主要涉及到油溫和油壓等因素。在實際檢修中，我們需要抽絲剝繭，由表及里逐一進行排查。

2.1 轉子動平衡不良因素排查

（1）設計、制造因素：鑒于該機組已正常運行兩年，因此可以排除這方面的原因。

（2）外界灰塵：如果機組周圍環境灰塵較大，空氣過濾器過濾效果不佳，較多空氣中的雜質進入壓縮機后，會造成葉輪積灰，使轉子平衡被破壞，引起轉子振動。在我們拆卸過程中發現過濾網清潔度很高，說明灰塵因素可以排除。

（3）本體受損和軸瓦刮磨方面：打開轉子后，仔細檢查各部件，未發現本體存在裂紋和損傷；軸瓦也不存在刮磨現象，因此也可排除此因素的影響。

結合頻譜分析，1倍頻比較正常，從側面佐證轉子動平衡因素不是本次影響機組振動的主要原因。

2.2 油膜震蕩

（1）油溫影響：如果潤滑油溫度過低，油的流動性變差，油膜不均勻，油膜較薄的地方剛度不足。油的黏度提高增加了油膜力，引起油膜渦動。油膜渦動一旦產生，就不會自動消失，隨著轉速的提高，其頻率也會不斷增強，振幅也不斷增大，直到一定數值后自動停機。

（2）油壓影響：油壓增加后，潤滑油油膜隨之增厚，使軸頸在軸瓦中的偏心率及承載能力不穩定，也能引起油膜渦動，從而造成振動值過大。

分析頻譜圖發現軸瓦溫度比正常值低2℃～4℃左右，而且1/2倍頻增加，證明運行時存在著油膜渦動。因此可以判定本機組此次振動主要是由油膜震蕩導致的。

3 對策措施

（1）拆卸空壓機二級入口短節，露出二級葉輪進行吹掃，更換二級空氣過濾器濾網，避免空氣中較大顆粒物進入流道而沖擊葉輪。

（2）將以及冷卻器排液閥開啟時間由原來的180s排放20s，改變為210s排放40s，降低冷凝水在冷卻器內的積聚，防止冷凝水積聚過多被氣流夾帶進去流道對葉輪產生沖刷。

（3）調節潤滑油箱加熱盤管，將潤滑油溫度提升至45℃，軸瓦溫度隨之上升，使潤滑油粘度減小，剛性增加，最大程度避免油膜渦動的形成。

（4）降低油壓至廠家規定的0.14MPa，增加軸頸的穩定性，避免形成油膜渦動。

4 實施效果

采取以上措施進行維修后開機，二級軸瓦X向Y向振動值都在20μm以內，經過一個多月的巡檢發現機組運行平穩，其值如表3所示。頻譜分析中1倍頻和1/2倍頻正常，同時截取頻譜分析圖，頻譜分析中1倍頻和1/2倍頻正常，見圖2所示。

以上結果充分說明本機組此次振動是由于潤滑油油溫低和油壓高引起的，原因分析合理，措施得當，以最快速度保證了裝置的正常運行。

參考文獻

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[2]黃志堅，高立新，廖一凡，等.機械設備振動故障監測與診斷[M].北京：化學工業出版社，2010.

[3]SHS 01003-2004石油化工旋轉機械振動標準[s].

作者簡介

唐西平，本科，高級工程師，主要從事機械、輕工、建材、冶金等綜合質量檢測工作。