SVK 40-3S型离心式压缩机振动大故障分析与处理

杨兆亮

（济南鲍德气体有限公司，山东济南250101）

SVK 40-3S型离心式压缩机振动大故障分析与处理

杨兆亮

（济南鲍德气体有限公司，山东济南250101）

针对SVK40-3S型离心式压缩机开车过程中，一二级转子振动大造成压缩机联锁停车故障，经原因分析查找，发现低速转子推力盘松动导致转子在运转过程中发生轴向窜动是造成一二级叶轮损坏的主要原因。通过对大齿轮推力面进行修磨后重新装配各级推力盘的方法，成功解决了转子振动大故障，取得了良好的检修效果。

离心压缩机；转子；振动；分析；推力盘

1 前言

济南鲍德气体有限公司现有多台SVK系列离心式压缩机，肩负着空气、氮气压缩供应任务。2012年11月，SVK40-3S型离心式空压机在开机启动过程中，因一二级转子振动大联锁保护动作停车。经过细致分析查找出了故障发生的原因，并制定了相应的检维修方案，检修后该空压机一直安全、稳定运行。

2 设备基本情况

SVK40-3S型离心式空压机由沈阳鼓风机集团有限公司设计生产制造。压缩机本体安装在油箱上，中间气体冷却器及电机单独布置。三级压缩，主动齿轮轴带动两个从动齿轮轴作增速运转，两个级间冷却器布置在箱体两侧，本机组采用恒压控制方式。该压缩机设计流量为30000 m3/h、进口压力为0.1 MPa、出口压力为1.0 MPa、一二级转速为15294 r/min、三级转速为20228 r/min。图1为SVK40-3S型离心式压缩机总剖图。

3 故障及原因分析

3.1 故障现象

2012年11月3日，操作人员在启动SVK40-3S空压机过程中，机组因一二级转子振动大保护控制联锁停机。同时，现场操作人员听到启动过程中，机组发出金属摩擦声。从设备运行故障报警信息看，空压机停机时一、二级轴振动位移值分别为95滋m、105滋m，而一二级轴振动位移保护联锁停车值为78.7滋m，故该设备在一二级振动位移测量值大于保护控制联锁值时发生停机故障。

3.2 原因分析

根据设备故障现象，工程技术人员初步分析空压机一二级轴位移振动大故障停机的原因可能是压缩机一二级轴瓦或转子有异常，所以决定对该机组进行解体检查。

首先，检修人员打开空压机增速箱，检查各级轴瓦使用情况，发现一二级瓦块磨损严重，部分瓦块巴氏合金已经脱落，其余轴瓦并未发现异常；其次，对各级进气管道及蜗壳端板进行拆卸，检查各级叶轮运行情况。发现一二级叶轮叶片边缘卷边损坏，这是导致一二级转子振动大的直接原因。

图1 SVK40-3S型离心式压缩机总剖图

然而，导致叶轮叶片边缘损坏的可能原因，经研究分析有以下三方面：

（1）管道内有异物进入，造成一二级叶轮与型环摩擦。

（2）频繁开停车影响。机组频繁开停车会使转子平衡被破坏，停车时会把积在转子上的尘土或其他氧化物不均衡地脱落，破坏了转子的平衡。在开停机瞬间有很大的转矩对齿轮轴瓦及密封冲击磨损很大，虽然密封与轴配合在合格范围内，但会产生磨损很大的轴位移，总会对密封与轴的某一点产生磨损破坏，使密封或轴的表面光滑度下降，从而使振动加大，以至损坏设备。

（3）设备长期运行，叶轮自身疲劳损伤。

经过对设备现场及增速箱进一步检查，发现一二级转子、三级转子推力盘间隙测量值已严重超出设计值，使得运转过程中转子轴向窜动，导致叶轮损坏。故可推断叶轮损坏的主要原因，就是转子推力盘失效，并非管道内有异物及叶轮自身疲劳造成叶轮损坏。压缩机转子局部示意图见图2，推力间隙实测值见表1。

图2 压缩机转子局部示意图

表1 各级推力间隙值

4 故障处理

经与厂家技术人员沟通，并根据送修零部件检测结果决定对一、二级叶轮叶片边缘卷边部分打磨修整后继续使用，并补制一二级齿轮轴、各级轴瓦，对大齿轮齿面及推力面进行修磨后重新装配推力盘，然后对一二级转子，三级转子做低速动平衡。

设备生产厂家将增补维修的零部件加工完毕后，派技术人员对机组回装进行现场技术指导。

首先，对箱体各级轴承区内孔径进行测量，去除轴承区高点，同时对各级轴承座及瓦背进行装配研磨。用安替克清洗大齿轮并安装后，测量大齿轮两端等高。

其次，装配一二级、三级转子后，分别对一二级、三级齿面接触情况进行检查，采用垫纸法来调整齿面接触，同时测量各级推力盘间隙值。

第三，用标准量块对大齿轮与一二级齿轮轴的中心距进行测量。在调整轴中心距的同时将齿面接触情况考虑在内，经过多次尝试在一二级轴瓦处采用垫纸法调整轴中心距及齿面接触，最后在保证轴中心距差0.01 mm范围内及齿面接触面积>85%的条件下，对一二级轴承区下瓦进行修磨。

第四，采用打表法测量各级齿轮啮合间隙后，安装各级型环。用抬轴法测量轴瓦径向间隙值及紧力值。

第五，对机组润滑油系统进行清洗检查后更换润滑油，重新复核电机与增速箱的中心对中情况，结果表明对中情况良好。

开机试车，空压机正常加载后，机组稳定运行，排气量、排气压力均未受一二级叶轮叶片磨损而减少，详见表2检修前后压缩机性能对比。

表2 SVK40-3S离心空压机检修前后运行参数对比表

根据检修前后运行数据比较可以看出，一二级叶轮边缘损坏未对机组性能产生很大的影响，排气量、排气压力均符合设计要求。

5 总结

通过此次对SVK40-3S型离心式压缩机转子振动大的故障检修，发现了转子推力盘间隙变大引起的推力盘失效对设备本身损坏的严重性，促使我们在今后的检修作业中对推力盘间隙的关注。与此同时，我们还利用此次检修机会对该压缩机转子、轴瓦、齿轮及齿轮箱进行了全面的检查与维修，尝试了对损坏的压缩机叶轮叶片进行修整后再利用的检修方法，掌握了此类故障处理的方法和步骤，积累了大量的现场工作经验。目前通过对该空压机各项运行参数分析来看，设备使用性能没有明显变化，能够满足工艺生产要求。

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[3]盛强.离心式压缩机轴振动超标的原因分析[J].风机技术，2005 (6)：53-55．

[4]王书敏，何可禹.离心式压缩机技术问答（第2版）[M].北京：中国石化出版社，2012．

[5]金建羊.齿轮式离心压缩机中推力盘的特点及轴向力原理[J].风机技术，2002(3)：17，20-21.

5 结语

马钢第二炼铁总厂3#高炉干式TRT的运行实践证明，通过对BDC技术的改进，并且提高TRT入口的煤气温度，可以有效地防止透平机转子积灰结垢机会，保证TRT机组的设备可开动率，提升TRT资源综合利用水平。

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[6]李明等.国产TRT发电机组在马钢高炉上的应用[J].冶金动力，2003，2.

收稿日期：2013－08－15

作者简介：吴奕明（1963－），男，1990年毕业于华东冶金学院机械专业，助理工程师，现从事设备管理工作。

Analysis and Treatment of Vibration Problem of the SVK 40-3S Centrifugal Compressor

YANG Zhaoliang
(JinanBaodeGasCo.,Ltd.,Jinan,Shandong250101,China)

Big vibration in the primary and secondary rotors led to compressor interlocking shutdown during operation of the SVK40-3S centrifugal compressor.It was found through analysis that the main cause of damage in the primary and secondary impellers was the axial float of rotor during operation caused by looseness of thrust discs of low-speed rotors.The vibration problem was successfully solved by reassembling all thrust discs after grinding the thrust surface of big gears,which achieved good repair effect.

centrifugal compressor;rotor;vibration;analysis;thrust disc

TH 45

B

1006-6764(2014)02-0028-03

2013－11－05

杨兆亮（1987－），男，2010年毕业于辽宁科技大学机械设计制造及其自动化专业，助理工程师，现从事设备管理工作。