刘桂
（安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽 临泉236400）
［摘 要］安徽晋煤中能化工股份有限公司20 000 m3/h空分装置于2011年3月投运，整体运行情况较好，其配套的国产压缩机组为汽轮机拖动的多缸多级离心式压缩机组（1台汽轮机双出轴同时拖动空压机与增压机）。2025年1—2月空压机在计划性大修后运行过程中出现振动故障，最终非驱侧2个测点振值达到跳车值而致机组跳车，之后不能正常启动、运行。初步拆检发现，空压机两端支撑轴承巴氏合金磨损量较大，经振动频谱分析并修改升速区间，未能奏效；后续检查发现，转子轴颈推力侧、支撑侧及测振带均有不同程度磨砂状的研伤与划痕，且轴颈表面有不规则点腐蚀凹坑，最终确认本次问题的症结为并不常见的轴电流腐蚀。在沈鼓集团振动处理中心专家的现场指导下，采取了相应的修复措施，2025年3月17日回装后空压机组一次性冲转成功，平稳运行至今。
［关键词］离心式空压机；振动故障；排查情况；振动频谱分析；升速区间修改；轴电流腐蚀；应对措施
［中图分类号］TH452 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）04-0051-04
0 引 言
安徽晋煤中能化工股份有限公司（简称晋煤中能）20 000 m3/h（标态）空分装置（2#空分装置）采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、氧氮内压缩流程，于2011年3月投运，整体运行情况较好。2#空分装置配套国产压缩机组，为汽轮机拖动的多缸多级离心式压缩机组（1台汽轮机双出轴同时拖动空压机与增压机），空压机与增压机由沈阳鼓风机集团有限公司（简称沈鼓集团）设计制造，汽轮机由杭州汽轮机股份有限公司设计制造，汽轮机与压缩机之间使用膜片联轴器联接。其中，空压机型号为MCO1004，采用水平剖分结构，外挂悬臂蜗室，三段压缩四级叶轮（压缩机某段可以是一级叶轮也可以是多级叶轮），第一段叶轮外挂悬臂，第二段与第三段叶轮背靠背布置，径向轴承采用五油楔可倾瓦，级间和段间密封均为迷宫密封与蜂窝密封；空压机正常进气压力0.098 MPa（A）、进气温度29.5 ℃、空气相对湿度72%，空气流量102 000 m3/h，排气压力0.62 MPa（A），（止回阀后）排气温度86.2 ℃，空压机级间水冷器循环水上水温度32 ℃、水冷器出口循环水温升10 ℃；空压机轴功率8 600 kW，额定转速6 670 r/min、一阶临界转速2 339 r/min、二阶临界转速3 857 r/min、最大连续转速7 003.5 r/min（铭牌数据）；空压机振动报警值63.5 μm、联锁跳车值88.9 μm，轴振动监测系统采用本特利3500系列仪表。2025年1—2月晋煤中能2#空分装置空压机在计划性大修后运行过程中出现振动故障，最终非驱侧2个测点振值达到跳车值而致机组跳车，之后不能正常启动、运行。经多次分析与排查，最终确认是轴电流腐蚀所致，采取相应的修复措施后，机组一次性冲转成功，平稳运行至今。以下对有关情况作一介绍。
1 空压机检修概况及故障现象
晋煤中能2#空分装置自2011年3月投运以来，空压机组虽经历数次故障检修与计划检修，但总体运行相对平稳。2024年5月，2#空分装置计划性停车大修，空压机揭缸检查，转子返沈鼓集团做全面检测和高速动平衡试验，调整合格后返厂回装，开启后运行正常，空压机两侧（驱动侧与非驱侧）振值均在16～23 μm。2025年1月22日2#空分装置因驱动汽轮机蒸汽系统故障，汽轮机转速发生波动，空压机转速由6 650 r/min降至约6 450 r/min，随后又恢复至额定转速，时间持续约30 min；期间空压机两侧4个振动测点振值伴随转速波动均出现大幅上涨，驱动侧2个测点振值分别升至36 μm、42 μm，非驱侧2个测点振值分别升至31 μm、35 μm，空压机转速恢复至额定转速后，空压机两侧4个振动测点振值没有回落，且呈上升趋势，驱动侧2个测点振值于2025年2月20日达到报警值，2月22日非驱侧2个测点振值达到跳车值，机组跳车，之后不能正常启动、运行。
2 曲折的排查过程
2.1 初步排查情况
经拆检，发现空压机两端支撑轴承巴氏合金磨损量较大，抬轴测量两端支撑轴承径向间隙均在0.90 mm以上（标准值为0.22～0.28 mm），推力轴承轴向间隙为0.41 mm（标准值为0.36～0.43 mm），两侧轴颈均有轻微划痕；推力盘表面无划痕，揭缸对转子各级叶轮进行着色探伤检测，未发现明显缺陷。轴颈经手工研修，更换两侧支撑轴承全部瓦块，研磨轴承径向间隙达到技术要求后回装。启机后，空压机组转速在1 000 r/min时，驱动侧2个测点振值分别达到41.9 μm、42.7 μm；转速达1 800 r/min时，驱动侧2个测点振值均升至50 μm以上，并伴随转速升高驱动侧2个测点振值快速上涨至报警值；转速达2 410 r/min左右（最高2 518 r/min）时，驱动侧2个测点振值达到跳车值，机组随即跳车；其后，反复启动3次，机组均未通过第一阶临界转速就跳停了。
2.2 振动频谱分析
经与沈鼓集团振动问题处理中心专家沟通后，对空压机组进行振动频谱分析。启机过程第一阶段升速至1 000 r/min时，此时频谱为很规整的正弦波形；下一个升速台阶为1 800 r/min，然后为1 800～4 600 r/min，但实际上机组转速由1 802 r/min升至2 410 r/min左右时就跳车了；其变化过程非常迅速、剧烈，当时操作人员的第一反应是临界响应大（机组通过临界转速时振动会急剧升高，临界响应大意指此时机组振值上升幅度超过正常情形），当时确认升速速率约为25 r/s。空压机组升速过程（转速由1 800 r/min升至2 400 r/min）部分关键参数摘选如表1（注：1x、1y为非驱侧2个振动测点，2x、2y为驱动侧2个振动测点）。可以看到，随着转速的提升，2x、2y同步快速增大，但1x、1y总体上增幅较小；转速达2 518 r/min时2x、2y总体上已经开始下降，但已经触发二选二联锁；转速降至2 495 r/min时总体上2x、2y又增大了，继续升速2x、2y大概率会下降。
2.3 修改升速区间
经分析与讨论，晋煤中能认为应该提高汽轮机的升速速率，遂将最大升速速率设置为60 r/s，只是汽轮机实际升速速率达不到这一设置值；拟采取增加5 s联锁延时，但由于控制系统（振动测点之振值）量程为0～100 μm，担心在5 s内振值过大损坏设备，严密监测振动分析仪振值，如果振值超过130 μm则紧急停车，同时尽量提高汽轮机进汽压力后升速。
至于为何修改升速区间以实现提前升速，是因为实际升速速率不能一下子达到设定值（60 r/s），需提前把升速速率提到设定值通过临界转速[1]。事后对机组升速速率进行分析，升速速率先升至20 r/s，然后还保持了一下，最终升速速率达到40 r/s，未达到设定的60 r/s，25 r/s是整个过程的升速速率平均值。采取上述措施后，第二次机组开车顺利通过临界转速，本次升速速率提高至36 r/s，查看控制系统，联锁延时3 s后其振值低于联锁值，转速达2 760 r/min时联轴器侧（驱动侧）振值2x/2y最低为13 μm/14 μm；转速升至工作转速6 669 r/min，联轴器侧振动稳定，自由侧（非驱侧）振值在加负荷后缓慢下降。
更多内容详见《中氮肥》2026年第4期