空分壓縮機(jī)組的故障診斷及處理

王光明+范美丹

摘 要：以先對 DHP56-1型號機(jī)組進(jìn)行了簡要說明，主要從故障發(fā)生的現(xiàn)象、問題方面指出故障是停機(jī)，誘因為振動增高超出指標(biāo)范圍、根本原因在于水溫升高；然后根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)分析了其中的具體導(dǎo)致因素，并以此為基礎(chǔ)提出了針對不同導(dǎo)致因素的處理措施。

關(guān)鍵詞：空分壓縮機(jī)組；故障；診斷；處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.203

以某公司應(yīng)用的DHP56-1型離心式空分壓縮機(jī)組為例，在其實踐應(yīng)用中的常見故障為停機(jī)。其原因是水溫過高導(dǎo)致滑油溫度隨之升高產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)，可以通過水溫-滑油溫度-振動動-停機(jī)的故障發(fā)生反應(yīng)鏈條進(jìn)行描述。該型號機(jī)組的參數(shù)較多，如不同級別的氣壓力、水壓力、油壓力等，而且表現(xiàn)在電壓、額定功率、重量、轉(zhuǎn)速、軸功率、工業(yè)風(fēng)壓力多個對應(yīng)要素之內(nèi)（從發(fā)生故障的停機(jī)值方面看表現(xiàn)在20u向60u的極速上升）。

1 故障發(fā)生的現(xiàn)象與問題

從現(xiàn)象方面觀察，該公司的1#機(jī)組先是在供水系統(tǒng)風(fēng)機(jī)方面發(fā)生運行停止現(xiàn)象；測量其機(jī)組滑油供水溫度發(fā)現(xiàn)，溫度升高了3℃（原來溫度為20℃）；而車間機(jī)組潤滑油溫度相應(yīng)的也有所上升，具體測量值為34℃（原來溫度為32℃），即升高了2℃。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)機(jī)組上水溫度未超出指標(biāo)范圍，潤滑油溫度也是如此。然而，軸向振動卻發(fā)生警報，其增高值已經(jīng)超出指標(biāo)范圍。問題集中體現(xiàn)在該故障現(xiàn)象屬于二次發(fā)生現(xiàn)象，由于先前油溫、振動之間的關(guān)系出現(xiàn)過同增、同降的情況；因此，在第一次故障現(xiàn)象發(fā)生到第二次故障發(fā)生現(xiàn)象之間該公司曾應(yīng)用了狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)實施了針對振動數(shù)據(jù)的分析。

2 原因分析

從數(shù)據(jù)方面分析，初始運行的一級轉(zhuǎn)速、二級轉(zhuǎn)速、電機(jī)運行轉(zhuǎn)速分別是1260r/min、14227r/min、1487 r/min；可以看出在轉(zhuǎn)速相對寬泛的情況下，機(jī)組轉(zhuǎn)子方面的動平衡控制相對困難，因而運行中會發(fā)生齒輪磨損；在發(fā)現(xiàn)這些問題后，機(jī)組維修人員進(jìn)行了更換、校正，第一次振動現(xiàn)象發(fā)生后的處理起到了效果，但油溫、振動同增、同降的變化已經(jīng)相對明顯。由第一次到第二次振動現(xiàn)象發(fā)生這段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)分析中的故障頻譜圖不能顯示出削波情況，因此可以排除齒輪磨損問題；而低頻可以排除偏心、誤差等問題。可見性的一倍頻振動情況表明存在顯著升高，如主頻達(dá)到了207.38Hz；此時可以計算出機(jī)組轉(zhuǎn)速是12440rpm（主頻率*60），按照旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與時間之間的對應(yīng)關(guān)系可以得到在5圈旋轉(zhuǎn)情況下需要的時間是1/207.38，即約為0.005s。因此根據(jù)其中的連鎖關(guān)系鏈條分析原因來自多個方面，需要進(jìn)行綜合性分析。比如，在轉(zhuǎn)子方面，可能存在動不平衡、變形；再如，可能存在連鎖反應(yīng)下的箱體與基礎(chǔ)變形；也有可能是臨界轉(zhuǎn)速、懸臂臨界、間隙等所造成。

從機(jī)組的環(huán)境、轉(zhuǎn)速、支撐形式方面觀察，振動狀態(tài)能夠隨著滑油溫度的降低而達(dá)到原來的狀態(tài)，這種可恢復(fù)性可以排除滑油造成的原因。因此，問題集中在轉(zhuǎn)子方面，由于轉(zhuǎn)子本身的動不平衡因素必然存在，因而可排除動平衡因素。所以其中主要體現(xiàn)在飛出的碎屑，以及與其關(guān)聯(lián)的可發(fā)生連鎖反應(yīng)的軸承損壞、偏心，以及臨界轉(zhuǎn)速方面的變化，尤其是結(jié)構(gòu)共振比較明顯，可以推測其發(fā)生原因是固定螺栓緊固程度偏低，經(jīng)檢查屬實。另一方面，轉(zhuǎn)子發(fā)生變形的原因是溫度過高，因而在這種前提之下直接原因即是油溫傳導(dǎo)出的熱量未能得到及時排出，可以確定散熱環(huán)境較差；同時在這種環(huán)境下轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲變形時，也會造成一系列的影響，如箱體變形、齒輪間隙發(fā)生變化，以及在膨脹量變化時造成的差異引發(fā)對中偏差，引起振動方面的二倍頻振動大于一倍頻振動現(xiàn)象。根據(jù)周期振動波的數(shù)據(jù)分析，能夠看出波形在樅樹形之下直接由齒輪局部磨損引起。另外，周期振動的不穩(wěn)定性數(shù)據(jù)也說明油溫變化過程中機(jī)組油粘下降使油膜形成較差，直接對楔形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了破壞，因而垂直方向的振動相對顯著，主要就是由承受機(jī)組載荷能力弱化所引起。

3 處理對策

從上面的原因分析可以認(rèn)識到處理時需要采用綜合措施。具體處理中應(yīng)該在循環(huán)水的散熱效果方面應(yīng)用風(fēng)機(jī)達(dá)到提升目的，令其中的冷卻效率得到提高；同樣條件下需要通過溫差的設(shè)置，盡可能保障冷卻機(jī)組滑油水溫度的低值，以此提高換熱器冷卻效率。兩種措施能夠為軸承處的散熱設(shè)置較好的環(huán)境，為其安全運行保駕護(hù)航。在解決磨損后的飛屑問題時，應(yīng)該增加在線過濾、反沖洗方法，使?jié)櫥托Ч⒗鋮s效果切實起到作用。同時應(yīng)該考慮到振動的另一個螺栓固定性差的問題，重新進(jìn)行擰緊處理，降低振動發(fā)生率。重點是將狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)直接設(shè)置到機(jī)組之中，使其進(jìn)行實時監(jiān)控，并定期、定時對其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，確保機(jī)組運行安全。從結(jié)果觀察在應(yīng)用諸多對應(yīng)措施之后，機(jī)組振動可以下降到30u，對比安全運行指標(biāo)發(fā)現(xiàn)在安全運行范圍之內(nèi)。因此實證了針對空分壓縮機(jī)組停機(jī)故障的處理比較有效，但仍需進(jìn)一步增加數(shù)據(jù)方面的分析研究，形成比較細(xì)致的數(shù)據(jù)-問題對接，提高故障診斷效率。

4 結(jié)束語

該公司的DHP56-1型離心式空分壓縮機(jī)組常見故障主要集中在機(jī)組停機(jī)方面。建議在以上對此類故障診斷方法與處理經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)上制定出針對該故障的診斷流程，并通過流程化的轉(zhuǎn)用形成具體的評估指標(biāo)，建立一個圍繞空分壓縮機(jī)組的運行安全評估體系，提高維護(hù)保養(yǎng)水平，降低此類故障發(fā)生，以達(dá)到設(shè)備應(yīng)用效率的提升。

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