案例分析：螺桿壓縮機(jī)振動(dòng)異常的診斷與處理

螺桿壓縮機(jī)作為一種高效、可靠的容積式壓縮機(jī)械，在現(xiàn)代化工業(yè)及壓縮機(jī)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。它通過(guò)兩個(gè)高速回轉(zhuǎn)的螺桿轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)工作容積的縮小，進(jìn)而進(jìn)行氣體壓縮。這種壓縮機(jī)不僅體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，而且易損件少、效率高，同時(shí)具備回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)和往復(fù)式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，螺桿壓縮機(jī)也可能遇到各種故障，其中振動(dòng)異常便是一個(gè)常見且復(fù)雜的問(wèn)題。以下，我們將通過(guò)某石化企業(yè)螺桿壓縮機(jī)振動(dòng)異常的案例，詳細(xì)分析其故障原因、診斷過(guò)程及處理方法。

一、設(shè)備基本情況

為了滿足油田采油需求及驅(qū)油聚合物產(chǎn)品的生產(chǎn)擴(kuò)能，某石化企業(yè)引入了螺桿壓縮機(jī)用于制冷劑R134a的壓縮。該壓縮機(jī)型號(hào)為RwB26761，制冷量為1090.2kW，轉(zhuǎn)速高達(dá)2950r/min，陰陽(yáng)齒數(shù)分別為6和4，通過(guò)膜片聯(lián)軸器與電機(jī)實(shí)現(xiàn)連接。自2010年4月10日投入運(yùn)行以來(lái)，該壓縮機(jī)一直采用本特利便攜式數(shù)采器進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，以確保其運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。

然而，在運(yùn)行至6月29日時(shí)，壓縮機(jī)振動(dòng)突然增大。為了分析振動(dòng)原因并便于比較，企業(yè)繼續(xù)采用本特利便攜式數(shù)采器對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示，其中測(cè)點(diǎn)3和4的各向振動(dòng)值對(duì)比情況詳見表1。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，壓縮機(jī)振動(dòng)達(dá)到了9.5mm/s，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)值7.1mm/s。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)的徑向振動(dòng)變化不大，而軸向振動(dòng)卻大幅增加，這表明壓縮機(jī)存在明顯的故障。為了全面分析故障原因，企業(yè)還同時(shí)監(jiān)測(cè)了壓縮機(jī)底角的振動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)底角1至4的振動(dòng)值分別為3.49、1.84、1.78和1.74mm/s，且四個(gè)底角的振動(dòng)值并不一致。

二、故障分析

針對(duì)壓縮機(jī)振動(dòng)異常的問(wèn)題，企業(yè)首先對(duì)壓縮機(jī)前軸承和后軸承的軸向及徑向振動(dòng)進(jìn)行了頻譜分析。分析結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

1. 軸向振動(dòng)是產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)的主要原因；

2. 軸向振動(dòng)的絕對(duì)主導(dǎo)頻率為198Hz（即嚙合頻率），其他頻率分量如陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)頻及倍頻均可忽略不計(jì)；

3. 軸向振動(dòng)值遠(yuǎn)大于徑向振動(dòng)值；

4. 底角振動(dòng)值也以嚙合頻率為主，且四個(gè)底角的振動(dòng)值不一致。

結(jié)合螺桿壓縮機(jī)的工作原理和相關(guān)資料及生產(chǎn)流程，企業(yè)采用正向推理的方法對(duì)壓縮機(jī)振動(dòng)原因進(jìn)行了深入分析。認(rèn)為可能的原因包括：機(jī)組操作不當(dāng)導(dǎo)致噴入過(guò)量的潤(rùn)滑油；壓縮機(jī)地腳螺栓松動(dòng)或地腳鋼架剛度不足；壓縮機(jī)與電機(jī)不對(duì)中；壓縮機(jī)管道共振加劇振動(dòng)；以及壓縮機(jī)推力軸承間隙不當(dāng)或磨損導(dǎo)致陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到附加的不平衡力作用。

三、故障處理

針對(duì)上述可能的故障原因，企業(yè)采取了由易到難的措施逐步進(jìn)行排查和處理。

首先，對(duì)機(jī)組進(jìn)行了全面檢查，并按正常啟機(jī)程序啟動(dòng)壓縮機(jī)，調(diào)整各工藝參數(shù)至正常值。重點(diǎn)檢查了是否吸入了過(guò)量的潤(rùn)滑油，若吸入過(guò)量則會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)劇烈，需停機(jī)排液。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)并未吸入過(guò)量的潤(rùn)滑油。

其次，檢查了壓縮機(jī)底角和支承鋼架。由振動(dòng)值可知，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)底角振動(dòng)大且有偏差，說(shuō)明地腳螺栓松動(dòng)。因此，企業(yè)重新緊固了螺栓，并加固了驅(qū)動(dòng)側(cè)地腳工字鋼架在垂直方向的振動(dòng)。同時(shí)，復(fù)查了聯(lián)軸器對(duì)中情況，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)采用膜片聯(lián)軸器與電機(jī)相聯(lián)接時(shí)可能存在綜合不對(duì)中的情況。為此，企業(yè)重新調(diào)整了聯(lián)軸器的對(duì)中量。

接著，檢查了出入口工藝管線。由于出入口工藝管線采用硬管與壓縮機(jī)連接，企業(yè)調(diào)整了原管道的支吊架或改變了位置并加固了管線，以消除共振引起的振動(dòng)過(guò)大問(wèn)題。

然而，在采取上述措施后，雖然機(jī)組振動(dòng)暫時(shí)有所好轉(zhuǎn)，但運(yùn)行幾小時(shí)后振動(dòng)值仍然上升。這表明上述幾方面并非引起壓縮機(jī)振動(dòng)的主要原因。因此，企業(yè)需要從壓縮機(jī)本身尋找振動(dòng)原因。

最后，企業(yè)重點(diǎn)檢查了軸承。通過(guò)對(duì)機(jī)組結(jié)構(gòu)及陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的受力進(jìn)行分析，認(rèn)為推力軸承間隙不當(dāng)是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生不平衡力的主要原因。拆卸軸承后發(fā)現(xiàn)，排氣側(cè)軸承軸向定位間隙變大。這一發(fā)現(xiàn)與機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后溫度升高、振動(dòng)增大的現(xiàn)象相吻合。因此，企業(yè)按照壓縮機(jī)說(shuō)明書及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整了軸承壓蓋和軸承外圈端面的間隙及轉(zhuǎn)子與排氣端貼合面間隙，使其在標(biāo)準(zhǔn)間隙范圍內(nèi)。經(jīng)處理后，機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行各點(diǎn)振動(dòng)均在合格范圍內(nèi)。

四、總結(jié)與啟示

本次螺桿壓縮機(jī)振動(dòng)異常的案例充分展示了故障診斷與處理過(guò)程的復(fù)雜性和重要性。通過(guò)深入分析故障原因、采取有針對(duì)性的處理措施，企業(yè)最終成功解決了壓縮機(jī)振動(dòng)異常的問(wèn)題。這一過(guò)程中，企業(yè)不僅積累了寶貴的故障診斷與處理經(jīng)驗(yàn)，還提高了設(shè)備維護(hù)和管理水平。

對(duì)于其他企業(yè)而言，這一案例也具有重要的啟示意義。首先，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的故障隱患。其次，在故障診斷過(guò)程中應(yīng)采用科學(xué)的方法和手段進(jìn)行深入分析，避免漏診和誤診的情況發(fā)生。最后，在處理故障時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取有針對(duì)性的措施并逐步排查和處理問(wèn)題，直至徹底解決問(wèn)題為止。