DH71-4离心式空气压缩机振动原因分析与处理

DH71-4离心式空气压缩机是山西焦化股份有限公司甲醇厂空分装置的关键设备，其运行状况直接关系到我公司甲醇厂的安全、稳定生产，对我公司化肥厂的O₂供应和全公司的N₂供应也有较大影响。

2008年4月，该设备原始安装后投入运行，低速轴振动值均在10 μm以下，高速轴振动值在10～28 μm，运行状况良好。2008年7月，由于润滑油冷却器的冷却效果差，循环水温度高等原因，曾出现过因润滑油温度高、油的黏度低，造成了所有轴振动值超标，发生机组跳车的故障。当时调节冷却水使油温达到正常值后，开车运行正常；在2008年11月11—21日、2010年6月17—20日按计划对该机组进行了检修，主要检查了可倾轴承活动瓦块的摩擦面、推力轴承的摩擦面，校对了轴瓦间隙、瓦背过盈量以及轴向间隙，对传动齿轮的齿侧间隙和齿啮合面进行了检测，均在正常范围之内，但该机组的轴振动值一直处于上升趋势。至2011年5月20日，高低速轴的轴振动值在10～37 μm，其中12A、12B、14B均在36 μm以上。

2011年5月22日—6月18日在甲醇厂系统停车大检修期间对该机组进行了检修，首先拆卸检查了1~4级轴承瓦块巴氏合金磨损情况、瓦块厚度、推力轴承摩擦面的磨损情况；校核了轴瓦间隙，瓦背过盈量、轴向间隙及传动齿轮的齿侧间隙与齿啮合面的接触情况，均在标准范围内，安装后试车，12B振动大跳车，最后拆卸一级、二级进口管道，发现叶轮与蜗壳扣环的密封面上有间断的摩擦痕迹，一级叶轮及气封密封处均附着有粉尘，二级叶轮及蜗壳内有金属锈蚀物，怀疑叶轮、气封中的粉尘或不均匀的附着物造成转子不平衡引起振动，因振动较大引起气封的密封面摩擦而加剧振动。为此，公司采取了2项措施：一是对转子做动平衡，二是增大气封间隙。组装后试车，11A、11B振动值上升，12A、12B振动值下降，14B的最大轴振动值为34μm，运行状况良好。

在2011年6月18日之后的设备运行中，各级轴振动值均不断上升，通过降低油温提高润滑油黏度，便可缓解振动值的上升，目前油温为32.1 ℃；各级轴振动值分别为：11 A为44.6 μm、11B为33.2 μm，12A为12.3 μm、12B为39.2 μm，13A为17.1 μm、13B为25.9 μm，14A为15.0 μm、14B为39.6 μm。

我们从使用的润滑油油质和设备2方面分析了压缩机振动的原因。

1.润滑油质对轴振动的影响

该机采用“昆仑”牌46^#汽轮机油对各级轴承、传动齿轮进行润滑，滑动轴承各瓦块与轴颈之间润滑油膜的承载能力随黏度的降低而下降，当黏度下降时，载荷较大的瓦块与轴颈间的油膜就会破坏，出现边界润滑而造成振动，根据弹性动压液体润滑机理，传动齿轮啮合齿面上的油膜厚度对齿面滑动起动压润滑作用，对齿面滚动起提高弹性、降低冲击作用，对齿侧间隙起补偿作用，当黏度下降至一定程度后，这些作用就会逐渐消失而引起冲击振动。

(1)润滑油黏度对振动的影响

从润滑油的取样分析结果（使用前40 ℃运动黏度为45.2 cSt，8月30日黏度为42.2 cSt，9月10日黏度为41.7 cSt）可以看出，润滑油在使用过程中黏度逐渐变小，在油温不变的情况下，低黏度的润滑油就不能满足工作负荷下对油膜承载能力的需求，只有采取降低油温的办法来提高油品的黏度。

(2)润滑油的粘温特性对振动的影响

空分车间在设备运行中通过0.1 ℃、0.2 ℃油温调节就可以发现轴振动值的变化，说明该油品的黏度随温度的变化较为明显，即黏度指数低。而该油品的出厂分析指标中却显示黏度指数为150，显然与实际不符。以油品黏度随使用时间的延长而降低的情况看（一般情况下，随使用时间的延长，油的蒸发量增大，油中的轻组分将会挥发，油品的黏度会增大），该油中改善粘温特性的添加剂（聚合物）较多，在使用过程中受机械剪切而破坏，使黏度变小，黏度指数也随之降低。说明该油品的基油质量差，油性不好，对油膜的承载能力有影响。

(3)润滑油膜厚度对轴振动的影响

空分车间在调节油温时发现，随着油温的降低，11A的振幅变化较大，低速轴相对于高速轴变化明显，而在相同载荷下，油膜厚度与轴颈速度成正比关系，在高速轴上容易形成承压油膜，所以，当油温偏高时，低速轴上出现的振动，其主要原因是油膜薄、承载能力小，不能形成动压润滑油膜所致，说明还应该提高油的黏度。现场操作时，油温降低，瓦温也随之降低，也说明了这一点。

2.转子不平衡对轴振动的影响

6月10—18日拆检时发现，一级叶轮及气封的密封面上均有附着的粉尘，二级叶轮及蜗壳内有锈蚀物，这至少说明：一是空压机入口过滤器过滤效果不理想，粉尘能够进入叶轮和气封中形成不牢固的附着物，影响转子的动平衡；二是空气冷却器气侧存在有松散的锈蚀物，运行中会随空气带入叶轮中造成冲击，影响转子的动平衡。本次检修后，于8月24日对设备投用以来一直使用的50个过滤筒更换时发现，过滤纸损坏严重、粉尘很多，粉尘进入叶轮与气封间影响转子平衡的可能性较大；气体冷却器气侧存在松散的锈蚀物，在本次检修中并没有对气体冷却器气侧进行清理，在设备运行中锈蚀物进入叶轮中影响转子动平衡的可能性也是有的。

公司在分析了以上原因后，提出并采取了减少机械振动的措施。

1.设备在运行中采取的几项措施：

（1）适当降低油温，保持轴振动值不再上升；

（2）缩短油品分析周期，每月分析2次，主要分析黏度和黏度指数，确认黏度下降时可适当添加同型号的高黏度油来调整润滑油黏度；

（3）增加油品分析指标，可分析在用油品的黏度指数和失效载荷等级（FZG齿轮试验DIN51354），以满足齿轮润滑的需求；

（4）定期检查更换油过滤网，保证油的清洁和油压稳定；

（5）及时检测空气入口过滤器的阻力，压力在500 Pa以上即时反吹，反吹效果不明显时，拆卸吹除装置或更换过滤筒；

（6）及时检查各级空气冷却器的冷凝水导淋，保证冷凝水的排放，防止空气中带水；

（7）保持系统负荷稳定，避免大的波动。

2.系统停车检修时采取的措施：

（1）拆卸检查轴承瓦块的磨损情况，校核、调整轴瓦间隙、瓦背过盈量、轴向间隙等数据，检查传动齿轮的磨损情况，校核齿侧间隙、齿啮合面接触情况，必要时进行调整（用调整瓦块厚度的办法调节）；

（2）拆开进口管道，检查气封情况，清洗叶轮和密封面上的附着物，卸掉蜗壳，取出转子进行彻底清理；

（3）更换润滑油；

（4）对各级空气冷却器进行检修，打压检查处理泄漏、抽芯清理气侧杂物；

（5）由仪表车间对振动探头进行校核，消除计量检测误差；

（6）在需要时可对转子做动平衡。

通过采取以上措施后，空气压缩机的振动得到了有效地控制。