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D型壓縮機振動超標故障的排查與維修
帕哈提·賽買提
  摘 要:D型天然氣壓縮機在運轉過程中出現振動超高報警停機,通過運用振動監測儀器和激光對中儀,提取振動信號并實施調整維護,故障得到有效解決。
  關鍵詞:壓縮機;振動;聯軸器
  1 引言
  D型天然氣壓縮機在X天然氣處理站處理凝析油穩定產生塔頂富氣,對富氣進行增壓實現回收,容積流量為5m3/min,進氣壓力0.6MPa,排氣壓力6.5MPa,機組為對置平衡式、兩列、雙作用(蓋側壓縮)電驅活塞壓縮機,日處理氣量5×104m3。機組的穩定運行直接影響富氣回收率。2#機組運轉過程中出現振動超高報警停機,現場提取振動信號顯示電機與中體振動幅值超標,調整機組與電機對中,再次運行仍發生報警停機,對機體中體拆解檢查,發現十字頭銷有斷裂,更換十字頭銷,并對各摩擦副間隙進行測量調整,再次運行各點位振動幅值得到降低,機組恢復正常運行。
  2 故障表象
  D型往復壓縮機分別在電機與壓縮端設有2個固定式振動傳感器,2018年6~7月,2#機組頻繁出現報警停機(振動超高停機設定值:15mm/s),主要報警源為電機振動傳感器。對機組電機進行排查,采用便攜式振動監測儀對機組進行振動監測,壓縮端一、二級氣閥、中體、曲軸箱、氣閥各點位3個方向振動幅值均在9~12mm/s,而電機存在軸向振動大(18mm/s,超過停機設定值)。
  3 電機故障排查
  按照振動監測儀器振動幅值結果,其電機風扇一側振動幅值相對聯軸器端振動幅值較高,分析有可能存在動平衡性偏差,見表1。拆解電機風扇端檢查,發現電機風扇存在偏心,軸套有磨損,風扇出現松框,如圖1所示。

  進一步排查電機聯軸器端,其軸承未有異常,聯軸器膠圈存在老化裂紋問題,按圖2所示里外有裂紋。
  2018年7月10日經對風扇軸套進行更換,并更換聯軸器膠圈,采用激光對中儀對其進行對中,對中數據如圖3所示水平與垂直方向均在“良好”以上。
  2#機組帶載運行振動幅值得到有效降低,如表2所示。2018年7月22日期間2#機組再次出現振動值超高停機,此次僅依靠經驗判斷為聯軸器對中不良導致,對2#機組進行對中,檢查對中數據依舊為“良好”,進一步對其調對,將聯軸器對中至“優等”,如圖4所示。機組本次對中完成后,對其帶載運行,工藝參數進行核查,進氣壓力:0.4~0.56MPa,排氣壓力:4.2MPa,電流:120~145A,均符合設計參數范圍。實施振動監測,電機振動幅值降低到12mm/s左右,得到消減在合理范圍。但壓縮機本體振動幅值較高,其水平、垂直方向振動值均在20mm/s以上。

  4 壓縮機故障排查
  以振動監測結果為依據,分析有可能機組部件運動副摩擦出現異常。機組活塞與氣缸、十字頭與導軌、曲柄銷與連桿大頭瓦、兩連桿大頭與曲柄銷等配合間隙超過標準范圍,會產生零件松框,軸套、軸瓦零件表面物質由于潤滑不良或裝配不當等原因不斷損失,零件尺寸或摩擦表面形狀發生改變,都會產生運動零件徑向跳動、軸向竄動,高速運動加大對機體沖擊力就會導致振動。
  在2#機組拆檢曲軸箱,發現一級缸軸瓦表面發生較嚴重偏磨,表面劃痕較大,最大1mm,主要表現為軸瓦與軸徑配合間隙不均勻,局部配合間隙過小造成。如圖5所示。
  拆解中體十字頭發現十字頭在中間發生斷裂,斷口如圖6所示。十字頭銷連接連桿與十字頭,十字頭往復運動中十字頭銷主要承受剪切交變應力,十字頭銷斷口較齊平,與橫向剪切應力方向一致,且潤滑口檢查正常,切口是沿著機械加工凹槽橫向斷裂,分析是十字頭銷存在疲勞裂痕,隨著運行時間延長,最終導致斷裂。
  更換斷裂零件,對2#機組壓縮缸、曲軸箱、中體等各部位拆檢,參照標準參數配合間隙裝配調校,各點數值見表3。
  經綜合排查維修,2#機振動幅值于2008年7月28日恢復正常,電機端平均有效值為5.8mm/s,水平方向為4.3mm/s;壓縮端平均有效值為6.1mm/s,一級水平方向為8.1mm/s,二級水平方向為7.9mm/s,壓縮機端與電機振動幅值在設計范圍以內。通過綜合運用振動監測、激光對中,更換零件和調校間隙,機組運行狀態得到有效改善,排除了振動超高停機故障。
  5 結論
  (1)機組各零部件裝配按照規定的裝配順序、間隙進行組裝,使得裝配各零件、套件得到相互位置關系,以便各運動摩擦副達到相對運動精度,從而得到有效潤滑,是保證機組長期運動運行的重要環節,保證提高機組以及零部件使用壽命。
  (2)機組運行過程中出現隱形故障,往往通過溫度、振動、響聲等表象顯現出來,運用激光對中儀、振動監測儀等狀態監測儀器,提取溫度、振動等信號特征,有助于故障的排查與處理。本文只對通過提取振動時域圖形判別振動幅值高低,需要強化對通振動頻譜分析技術,更加明確故障點,便于頻譜特征提取與故障診斷。
  參考文獻:
  [1]李樹勛,康云星.往復式壓縮機管道振動分析與優化[J].流體機械,2019,(2):25.
  [2]朱承軍.往復壓縮機故障診斷技術現狀與發展趨勢[J].中國設備工程,2018,18.
來源:《壓縮機技術》雜志
2020-07-16

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