空压机振动故障分析及现场动平衡
宋向前
（青岛钢铁控股集团有限公司氧气厂，山东省青岛市 266043）
【摘要】利用频谱分析技术对空压机进行了故障诊断分析。
分析了故障原因，阐述了采取的处理措施、效果以及从中得到的教训。
通过现场动平衡消除空压机振动的实例,为今后同类问题的解决提供指导。
【关键词】故障诊断分析；现场动平衡；振动
Analysis of Vibration Occurred in Air Compressor
and Onsite Dynamic Balance Execution
Song Xiangqian
(Qingdao Iron and Steel Group Co.Ltd,Qingdao 266043,Shandong,P.R.China)
【Abstract】Trouble diagnosis analysis is carried out on air compressor by spectrum analysis technology.Based on cause analysis,treating measures and it’s effect,as well as corresponding lessons,are also expatiated.One engineering experience that the vibration of the air compressor was eliminated when the dynamic balance was executed onsite was described in this article. This example can be used to as the guidance for solving the same kind of problems in future. 【Keywords】Trouble diagnosis analysis；Onsite dynamic balance execution；Vibration
1 3MSGEP-16/15型空压机简介
青岛钢铁控股集团有限公司氧气厂（简称青钢氧气厂）于2004年6月开始安装15000m3/h 空分设备。
由于离心式空压机是空分装置的关键设备，因此该空分设备配套的空压机是美国Cooper(库柏)制造的，其主要设计参数：额定入口气体流量80000m3/h、出口压力0.61Mpa、轴功率9500HP、主轴额定转速1485 rpm。
该空压机，于2004年8月正式投产，该设备投入运行后，一直运行良好，各工艺性能参数均达到设计值。
表1 3MSGEP-16/15型离心式空压机主要性能参数
2 故障现象
2008年1月13日12:00左右，空压机三级转子振动突然加剧，振幅高达41μm。
按常
规应立即停机检修。
由于无备用空分设备，空压机带故障运行至2007年12月18日。
停机后拆检发现：①三级进气管道锈蚀严重，涂层脱落严重；②三级叶轮积垢较多，垢体为黑红色且非常坚固，垢体成分中Fe2O3含量52％。
最为严重的情况是三级转子其中一个叶片叶尖部分掉下一块，约有2平方厘米；③三级叶轮轴向间隙0.42mm (标准值0.84mm~0.96mm)；
④测对中，电机高出压缩机0.6mm (标准值：电机高出压缩机0.13±0.05mm)。
3 故障原因分析
⑴空气中间冷却器及级间管材质为普通碳钢，在冷却器内有冷凝水存在的情况下，加剧了对碳钢的腐蚀。
内部的防锈层经过长期的磨损、腐蚀，几乎全部脱落，由于每一次的检修时间受到整体检修进度的限制，短时间内不可能全部重新防腐，况且防腐层不充分干燥，极易出现脱落现象。
⑵在空气湿度较大时，特别是在空气冷却器中冷凝水排放不畅或气流短路带水时，水分和灰尘在叶轮上形成了污垢。
叶轮积垢物在高速旋转过程中容易脱落，对此类高速旋转的机组而言，平衡量要求小于1g，所以很小的叶轮积垢，均有可能导致轴不平衡，轴振动值升高。
⑶三级叶轮轴向间隙偏小，当空压机工作在非正常工况时，有可能造成叶轮破损。
⑷电机高出压缩机0.6mm，超过标准值，轴心偏移，导致三级振动值偏高。
4 故障处理
4.1 进气管道及扩压器锈蚀严重的处理
针对进气管道及扩压器腐蚀，首先对它们进行了打磨处理，进而对它们进行了激光融敷，同时又进行了贝尔佐纳高分子材料防腐，取得了很好的效果。
4.2 现场动平衡
在线动平衡仪器采用CAMB—6100在线动平衡系统。
压缩机三级振动的时域波形近似于正弦波，振动频谱以一倍频为主，振动相位稳定，造成这一故障的主要原因是转子不平衡。
表2为压缩机三级振动探头在各个时间段测量得到的相位变化情况。
从表中可以看出,相位在同一转速的各个时间段基本相同,约为83°,相位稳定也验证了不平衡故障的存在,同时也只有相位稳定,转子才能进行现场动平衡。
表2 相位变化情况
首先，测量压缩机三级振动值和振动相位，测得振动测量值A=4.76mm/s，相位为83°。
由于CAMB系统振动相位定义为标准脉冲信号前沿导前振动信号第一个峰值的角度，因此测得的振动相位角度反向180°位置就应该为试加配重的大致位置，决定试配重位置按反光带位置逆转动方向83°+180°=263°。
为安全起见，最终决定试配重块质量为20g。
试转后，测得轴振动测量值B=3.9mm/s,相位为105°，可以利用矢量图法求解。
图1 平衡过程矢量图解法
计算求得应加配重为50g ，方向为试重块方向逆工作转动方向旋转52°。
按该计算值加配重后，测量得到振动值为0.5mm/s ，相位为142°，符合标准。
4.3 调整三级叶轮轴向间隙
测得三级叶轮轴向间隙为0.42mm ，现决定在涡壳和齿轮箱之间加垫0.5mm 厚度的铜片，按规定力矩拧紧螺栓，测量叶轮轴向间隙为0.9mm ，(标准值0.84mm~0.96mm)。
4.4 电机对中
采用“单表法”进行电机对中，对中结果如图2所示：
图2 电机对中结果图示
表3 平衡前、后压缩机各级振动值对比
Compressor
Motor 0mm
0.17mm
5 结束语
转子动不平衡是旋转设备中较为容易发生的故障之一，动不平衡将会引起振动增大，严重时会损害设备。
因此，进行转子动不平衡故障诊断具有实际的指导意义。
通过对3MSGEP-16/15型空压机进行现场动平衡，使空压机的运行状况有了明显好转，各项性能参数良好。
参考文献
[1] 徐敏. 设备故障诊断手册------机械设备状态监测和故障诊断[M]. 西安：交通大学出版社，1998
[2]安胜利. 转子现场动平衡技术[M]. 国防工业出版社，2007
作者简介：宋向前（1983--），男，本科学历，机械工程师，现从事压缩机维修管理工作。