某空压机组不对中故障案例分析
转子不对中通常是指相邻两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。

联轴器不对中又可分为平行不对中、偏角不对中和平行偏角不对中三种情况。

不对中故障的特征如下：
1. 转子径向振动出现二倍频，以一倍频和二倍频分量为主，轴系不对中越严重，二倍频所占的比例就越大，多数情况甚至出现二倍频能量超过一倍频能量；
2. 振动信号的原始时域波形呈畸变的正弦波；
3.联轴器两侧相邻两个轴承的油膜压力呈反方向变化，一个油膜压力变大，另一个则变小；
4. 联轴器不对中时，轴向振动较大，振动频率为一倍频，振动幅值和相位稳定；
5.联轴器两侧的轴向振动基本上是呈现出180°反相的；
6. 典型的轴心轨迹为月牙形、香蕉形，严重对中不良时的轴心轨迹可能出现“8”字形；涡动方向为同步正进动；
7. 振动对负荷变化敏感。

当负荷改变时，由联轴器传递的扭矩立即发生改变，如果联轴器不对中，则转子的振动状态也立即发生变化。

一般振动幅值随着负荷的增加而升高；
8. 轴承不对中包括偏角不对中和标高变化两种情况，轴承不对中时径向振动较大，有可能出现高次谐波，振动不稳定。

由于轴承座的热膨胀不均匀而引起轴承的不对中，使转子的振动也要发生变化。

但由于热传导的惯性，振动的变化在时间上要比负荷的改变滞后一段时间。

第一部分设备概述
这台机组由汽轮机驱动压缩机，汽轮机额定功率5714KW，额定转速为5874r /min，一阶临界转速为3850r/min。

正常进汽入口压力为8.93MPa，进汽温度为535℃；排汽压力为 3.92MPa，排汽温度为230℃，振动报警值为45μm，联锁停机值为75μm。

压缩机形式为3MCL906，水平剖分式，中间由膜片联轴器联接。

图1 机组总貌图
第二部分故障现象
这台机组从2017年10月27日起，汽轮机四个通道振动值持续上涨，特别是联轴器侧两个通道变化尤为明显，到11月6日时各通道振值从10μm左右增加到45μm左右，已超过该机组的报警门限（见图2）。

图2 汽轮机振动趋势图
第三部分故障分析
在汽轮机振动出现上涨初始阶段，查看相关图谱，各通道传感器的GAP电压值正常，且为四个通道同步变化，故可以确认该振值为机组真实数据，传感器系统无异常。

振值变化主要以1X幅值为主，1X相位也随之小幅同步变化，且在此期间，1X 相位也出现过较大幅度改变（见图3、图4）。

图3 汽轮机1X幅值趋势
图4 汽轮机1X相位趋势
各通道的波形图均呈正弦波，频率成分主要以1X为主，其它倍频幅值均不高，无其它异常频率成分（见图5）。

图5 汽轮机波形频谱图
据现场人员反馈，在此期间蒸汽温度（500度以上过热蒸汽）和流量稳定，压力小幅波动（84~90公斤），汽轮机各部轴承温度无明显变化，综合判断汽轮机的异常振动，非蒸汽参数和工艺原因所致。

从振动相关图谱上初步分析，汽轮机振动上涨的原因为汽轮机转子出现了渐变不平衡的特征，推测第一种可能为汽轮机转子出现了结垢的现象。

现场人员经进一步检查，确认结果如下：机组的耗汽量无明显变化，各监视段（轮室）压力也无改变，未出现汽轮机出力下降，效率降低的现象，也对蒸汽水质进行了化验，无超标项。

综合现场反馈信息，可排除汽轮机转子结垢的可能性。

随后继续观察，汽轮机的振值在11月6日之后未再出现明显增加迹象，振值上涨共持续了10天左右。

而在此期间，压缩机各通道的振动值出现明显降低的趋势，同样为联轴器侧两通道变化较为明显，最大幅度达到了5μm以上，变化的主要频率为1X。

查看之前压缩机的轴心轨迹图，联端的轴心轨迹呈“8字形”，非联端未呈规则图形，但直角过渡较多，涡动方向未改变。

从压缩机的轴心轨迹图上看，分析压缩机与汽轮机间存在一定的对中不良。

图6 压缩机振动趋势图
图7 压缩机两端轴心轨迹图
结合上述现象，进一步分析判断，造成这种渐变不平衡类故障的原因极有可能是联轴器方面问题引起的。

建议有机会停机时，重点检查联轴器联接和膜片情况，复查机组间的对中情况。

如有条件，可进行现场动平衡。

第四部分故障验证
机组停机后，现场用户对联轴器进行了拆检，发现联轴器膜片出现了明显损坏，见图8。

随后对汽轮机与压缩机间的对中进行了打表检查，发现对中数据严重超差，下表为安装数据与复查数据。

安装数据压缩机中心高0.15mm，下开口0.03mm，中心向外偏0.05mm。

复查数据压缩机中心低1.5mm，上开口0.05mm，中心外偏0.30mm。

图8联轴器膜片损坏照片
目前大机组上广泛采用膜片式联轴器，此型式联轴器除了有缓冲作用外，还具有特别良好的减振作用。

从目前我们监测的机组上来看，很少出现因不对中产生的振动超标，但并不是这样就可以降低对中的要求，降低对中要求会使弹性元件过早的损坏。

而通常我们在检修过程中发现有些联轴器的膜片、膜盘损坏比较严重，主要原因就是因为转子不对中造成的。

第五部分故障处理过程
通过振动分析，获知该机组存在的故障点，提前做好了备件准备，在很短的停机时间内，更换了联轴器，并重新调整了机组间的对中。

机组再次启机运行，振动趋势又重新趋于平稳。

图9重新处理后运行汽轮机振动趋势图
本期的机组不对中表现为振动渐变，重新对中后，开机正常。