■■■■■■ｌ ａ 鼬 石 工 通 用 耱 双螺杆压缩机振动故障诊断 锦州石化公司设备研究所 （辽宁１ ２１ ００１） 申大勇 【摘要】简单阐述了双螺杆压缩机的结构及其 上排形式。螺杆压缩机具有两个旋转转子（阳转子与阴 压缩原理。通过对其振动特征数据的监测和采集，详细 分析其振动特征并利用频谱图对其特征频谱进行细致的 转子）水平且平行地配置在气缸体内，支于进排气座的 轴承上。在阴、阳螺杆转子上的排气端外侧装有止推轴 承，承受由吸入和排出压力差而产生的轴向推力。在吸 入侧和排出侧的轴承与螺杆转子之间设有轴封装置，在 轴封装置靠近螺杆转子端充入氮气以防止轴承的润滑油 分析，找出了振动的具体原因，并根据情况制订出具体 的检修方案。 Ｉ关键词】双螺杆压缩机 故障诊断 频谱分 析轴心轨迹 漏入气缸和气缸内气体向外泄漏。 吸气 吸气 排气 排气 一、前言 双螺杆压缩机是我国石油化工的主要气体压缩设 备之一，压缩机是典型的旋转机械，又是生产流程中的 关键设备。作为核心设备的螺杆压缩机组在工艺流程中 占据着重要的地位，其运行状态的好坏将直接影响整个 压缩机组装置的安全性、可靠性及生产效率，一旦发生 故障，将极有可能引起整套装置的瘫痪，严重降低生产 效率并带来巨大的经济损失。螺杆压缩机组运行条件苛 刻：单机组、长周期连续运转、高压力、加上工况复杂 多变。常常出现机组动不平衡、动静碰擦、喘振等故 障，造成非计划停机，增加停产损失和维修费用。因 此，对压缩机进行状态监测，及时发现和排除可能出现 的故障，保证装置的顺利生产，极其重要。 图１ 双螺杆压缩机气体流动方向 阴、阳螺杆转子在吸气端外侧均设置有同步齿 轮，同步齿轮的速比与螺杆转子的速比相等。阴、阳螺 杆转子靠轴承支撑和同步齿轮厚薄片的调整来保证阴、 阳转子之间，转子外圆与气缸体之间以及转子端面与气 缸端面之间均保持极小的间隙，工作时互不接触，不会 摩擦也不需要润滑。为了获得转子之间的间隙最小值， 减小热膨胀对间隙的影响，气缸内腔喷入适量的凝缩 油，以控制因压缩而升高的排气温度，使原本绝热过程 二、双螺杆压缩机工作原理 螺杆压缩机属容积式压缩机，工作原理和往复式 压缩机相同，它利用机腔内一对相互啮合的阴阳转子在 机体内作回转运行，周期性地改变转子每对齿槽间的容 积来完成吸入、压缩和排出三个过程。 基本趋于等温压缩过程，并有效地提高容积效率和绝热 效率，从而减少功耗及降低噪声。 机组主要Ｉ￣ｔＬＧ６０／１．０型可燃气螺杆压缩机、主电动 机、工艺气系统、冷却水系统、喷凝缩油系统、润滑油 系统、密封系统、排污系统以及控制系统等组成。其中 工艺气系统由吸气、压缩、排气系统及旁路系统组成， 螺杆压缩机内气体流动方向如图１所示，吸气ＩＺｌ及 排气口两者几乎成对角线，但实际进排气方位为上进 各系统配备相应的安全保护控制系统；润滑油系统设有 ４８ ｗｗｗ．ｅ蜘Ｘ．ｃｏＦｎ ２０１３￣第８期 ＧＩＩＩｌ鳗用棚麓 石油／化Ｉ通用机械啪 ＧＭ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ‘５：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓ Ｉ 粗油滤器、油泵、精油滤器、油冷却器以及油分配器。 主要设备技术参数见表１、表２。 表１主要性能指标 容积流量 吸气压力 吸气温度 排气 排气 轴功率 转速 介质 ／（ｍ￣／ｍｉｎ） ／ＭＰａ —口‘ 萨 ～～ 压力 温度 ／℃ ，／ｋＷ ／（ｒ／ｍｉｎ） 毋 ＭＰａ ＦＣ 火炬气 ６０ Ｏ～０．１ —１０～４５ １．０ ＜８０ ４００ ３ ０００ 表２工艺控制参数 润滑油 凝缩油 循环冷却水 仪表空气 压力ｆＭＰａ 温度ＦＣ 压力／ＭＰａ 温度 压力 温度 压力 ，℃ ／ＭＰａ ，℃ ／ＭＰａ 温度ＦＣ ０．６～０．８ ３８～５０ ０．２～Ｏ．４ ≤４０ Ｏ．４ ≤２８ ０．６ 环境温度 三 振动故障特征、原因分析及解决措施 １．振动故障特征 制氢车间这两套螺杆压缩机组一直平稳运行，进 入２００９年以来，机组振动烈度幅值稳中有升，一直高居 不下，同时伴有异常响声，近期来还有加剧的趋势，监 测中发现阳转子的吸气侧和排气侧的振动振幅都增大。 振动烈度幅值见表３。 表３振动烈度表 ＼位置 压缩机排气口侧 压缩机进气口侧 日期＼ ＼、 水平 ／（ｍｍ／ｓ） 垂直 水平 ／（ｍｍ／ｓ） 垂直 ５月１４日 ｌ７．１６ ８．５１ ２５．８１ １７．５４ ５Ｙ］１１日 １４．０５ ８．５０ ２２－３２ １４．４８ ５月０４日 １３．９０ ８．４６ ２０．９３ １２．１７ ４月２１日 ｌ１．６２ ８．８６ １７２－８７ ｌ１．Ｏ２ ３月２６日 １０．７Ｏ ９．１０ １７．７５ １１．７７ ２月Ｏ８日 １０．８９ ８．５６ １６．９７ １１．４１ １月１２日 １０．０２ ７．８Ｏ １６．２０ １０．９８ ２．原因分析及解决措施 从振动故障特征分析可知，振动烈度幅值有明显 加剧的趋势，频谱图中主要由转子的啮合频率和工频组 成，根据机组实际运行状况，双螺杆压缩机在频谱图中 能量集中于工频和啮合频率，并有突出的峰值，轴心轨 迹似椭圆形，如图２所示，同时并伴有多个尖点出现， 表明阴阳转子在啮合齿面发生磨损或点蚀，同时存在动 不平衡问题。 产生的可能原因如下： １）压缩介质存在大量杂质，产生摩擦。 ２）同轴度偏差太大，造成转子在缸内窜动，与 二蓦 嫠 Ｌ — ．一 萨 ’｜ Ｓｒ 图２轴心轨迹 排气端面摩擦。 ３）止推轴承磨损或定位不好，对阴阳转子的支撑 力不够造成不平衡，而引起转子的移动产生齿面磨损。 经多方会诊，决定停机解体检修。随后停机检 修，发现轴封盘根石墨环有磨偏现象，轴瓦滑动轴承有 磨偏现象，决定全部更换。啮合齿面发生轻度磨损。气 缸内有固体颗粒进入，并附着在转子上。经到动平衡机 上检验，按螺杆转子的技术要求，不平衡转子误差应小 于１３ｇ。而此阳转子的实际不平衡量差１６ｇ，阴转子实际 不平衡量差１５ｇ，存在严重的不平衡。经加重减重，使 转子达到平衡要求。同时对凝缩油换热器壳程进行清 理，以提高换热效率，改善对介质的冷却效果。 四、结语 由于采用状态监测与故障诊断技术，对机组的拆 卸与检修做到有的放矢。本次检修后一次开车成功，机 组运行平稳，振动烈度幅值显著下降，达到振动要求。 因此说，针对制氢车间螺杆压缩机运行过程中出现的故 障的原因分析是准确的，所采取的对策是有效的，检修 是成功的。 参考文献 【ｌ】张正松．旋转机械振动监测及故障诊断［Ｍ】．北京：机 械工业出版社，１９９１． ［２］开 子文．螺杆压缩机一理论、设计及应用［ＭＩ．北京： 机械工业出版社，２００３． ［３］韩丽娟．螺杆压缩机组的噪音控￣ｌｌ［Ｊ］．流体机械， ２０００，２８（１０）：３９—４１． ［４】岑钢．轴流式压缩机的振动故障分析［ 风机技术， ２００３（６）：５１—５３．钏 （收稿Ｅｔ期：２０１３／０６／２０） ２０１３ｇ 第８期ｕ ． 用麓ｅｔｙｊｘ ｃｏ． ｍ 呷 ４９
