離心壓縮機試車異常振動的處理及原因分析

王俊

（沈陽鼓風機集團股份有限公司，遼寧 沈陽110869）

離心式壓縮機在化工企業中屬于核心設備，其對整個化工企業的運行發展，發揮出了極為重要的作用。因此一旦該設備運行出現問題，則必然給整個企業的發展帶來嚴重的經濟損失。所以，就必須要在對其進行機械測試，盡可能的在產品試驗階段發現機組問題，分析故障原因，采取相應措施加以排除，這項工作的開展就顯得極為重要。

1 情況簡介

該壓縮機機組分為高壓缸、中壓缸和低壓缸，各缸機組需要在廠內分別進行單缸機械運轉試驗。而低壓缸機組型號為DMCL1304，為水平剖分結構機組。該機組在進行廠內機械運轉試驗時試車形式為：試車電機+ 試車變速機+ 產品低壓缸（DMCL1304）機組。試車時轉速由最大連續轉速升至超轉轉速過程中，低壓缸機組驅動端振動異常，幅值迅速上漲至75μm，振動超差聯鎖停車。

基本參數：機組的基本參數為：最大連續連續轉速為4659rpm，跳閘轉速為5125rpm，一階臨界轉速為1962rpm。機組振動要求：最大連續轉速時振動要求≯25.4μm。超轉轉速時振動要求≯最大連續振動+12.7μm。

2 第一次試車現象

在最大連續轉速4659rpm 時機組驅動端1V1 振動為15.8um，穩定運行10 分鐘后繼續升高轉速，當轉速4659rpm 升轉速至5000rpm 時，1V1 振動由15.8um 上漲至26um，繼續提升轉速至跳閘轉速5125rpm, 此過程機組1V1 振動迅速上漲至75um，聯鎖停車，觀察機組振動頻率主頻為工頻，異常停車后，工作人員檢查機組基礎安裝情況無松動，檢查測振探頭信號無異常，對機組轉子進行盤車檢查，轉子旋轉正常且無卡澀現象。

故障處理措施：

（1）打開并檢查機組兩側可傾瓦軸承，瓦面均無明顯研傷。

（2）轉子各處軸徑部位進行徑向跳動檢查，無問題。

（3）對轉子兩端電跳區進行檢查，驅動端為4um，非驅動端為9um。

（4）對轉子進行高速動平衡（單位mm/s）：

a.原始數據（轉子不帶當量聯軸器）：

最大連續轉速4659rpm：146°、1.2；38°、0.98

跳閘轉速5125rpm： 125°、2.12；350°、1.2

b.最終數據（轉子不帶當量聯軸器）：

最大連續轉速4659rpm：108°、0.72；60°、0.51

跳閘轉速5125rpm： 157°、1.04；79°、0.87

c.轉子復校高速動平衡（轉子帶當量聯軸器）：

最大連續轉速4659rpm：173°、0.64；185°、0.66

跳閘轉速5125rpm： 200°、0.98；205°、1.16

轉子分別在不帶當量聯軸器和帶當量聯軸器狀態下進行高速動平衡，通過數據顯示，外激勵對轉子高速動平衡影響較小，因此，提高轉子動平衡精度，改善轉子整體平衡狀態，轉子整體動平衡去重200g。

3 第二次試車現象

在最大連續轉速4659rpm 時機組驅動端1V1 振動為28.6um，穩定運行10 分鐘后繼續升高轉速，升速過程中機組驅動端兩點振動逐漸上漲，當轉速升至4950rpm 時，機組驅動端兩點振動同步出現上漲又下降的波動現象，振動由30um 到56um周期性升降波動，波動周期約3 分鐘，繼續升高轉速至跳閘轉速時機組聯軸器側振動聯鎖停車。

觀察機組驅動端振動頻率，主頻為工頻。調節機組進油溫度、軸承油量對振動無影響。測量試車變速機殼振數據，要求不大于4.5mm/s，在轉速4659rpm 實測數據（垂直/平行/軸向）如下：

（1）當機組振動在波谷時:小齒輪聯軸器側：8.2/7.9/7.4；小齒輪盲端側：2.6/3.6/7.0；大齒輪盲端側：7.4/7.3/7.1；大齒輪聯軸器側：4.2/3.1/8.7；

（2）當機組振動在波谷時:小齒輪聯軸器側：12.5/16.2/4；小齒輪盲端側：4.1/4.6/4.0；大齒輪盲端側：20.4/11.4/4.1；大齒輪聯軸器側：10.7/16.7/15.8;

故障處理措施：

（1） 實測聯軸器靠近試車半聯軸器部位的固有頻率為87Hz。而機組的跳閘轉速對應的頻率85.48Hz，二者頻率接近。確定聯軸器中試車半聯軸器部位存在共振情況。實測聯軸器頻率如下：

圖1 測試試車半聯軸器頻率

圖2 試車半聯軸器端頻率實測值為87Hz

（2）重新設計試車半聯軸器結構，減少試車半聯軸器重量，去掉聯軸器過渡套結構，縮短聯軸器整體長度，改善試車半聯軸器與產品聯軸器把合后整體固有頻率情況, 避開跳閘轉速下聯軸器在整個軸系中共振頻率。

圖3 原試車半聯軸器+聯軸器過渡套結構

第三次試車現象：試車4 小時低壓缸機組振動合格，機組最大振動16um。

4 原因分析

該低壓缸機組的產品磨盤聯軸器與試車變速小齒輪半聯軸器尺寸存在差別，故設計聯軸器過渡套將二者聯接在一起，但卻增加聯軸器整體長度和重量，聯軸器在整個軸系中存在共振情況，導致機組振動超差。

5 結論

影響機組機械運轉試驗時振動因素有很多，其中試車聯軸器在整個轉子軸系中的共振問題最難發現，因此在設計試車聯軸器時，需要重點考慮設計因素如下：

（1）試車半聯軸器總量和重心要盡量不大于產品半聯軸器重量和重心。

（2）試車半聯軸器+產品聯軸器中間段+產品半聯軸器的整體聯軸器長度盡量不要超過產品聯軸器整體長度。

（3）設計的試車半聯軸器不滿足上述情況之一，需要重新計算聯軸器對轉子外激勵響應和聯軸器對試車變速機齒輪軸外激勵響應均符合要求，避開軸系共振區。