离心式氧压机止推轴承故障诊断分析及处理

强东林

摘 要：结合一起离心式氧压机轴承故障，介绍了在线监测和故障诊断技术在大型机器设备中的应用。并通过对这起故障的诊断分析和处理，使技术人员养成今后在判断设备故障时借助先进的检测仪器、科学地对设备故障进行诊断，确保设备安全运行。

关键词：离心式氧压机；故障；处理

1 情况介绍

6500Nm3/h制氧机组是我公司03年投建的，主体设备由杭氧空分集团制造。氧压机选用了双轴双缸串联离心式压缩机，排气压力3Mpa，排气量6500m3/h。为保证氧压机高效、安全运行，该氧压机仪控安装了在线监测控制系统，在线监测控制系统选用了西安交通大学智能与检测研究所研发的在线监测与故障诊断技术。

氧压机在日常运行巡检时发现故障诊断系统频谱图异常，在对频谱图认真分析后，认为该氧压机是在故障状态下运行。为安全起见，随后对氧压机进行了解体检查，检查检修后运行正常。但在运行三个月后，频谱图又出现异常（现象与检查前相同），为了查明重复故障原因，技术人员结合上次检修现场的实际情况和故障诊断系统的具体表象综合对故障进行了分析，找到了产生故障的真正原因，最终排除了故障，避免了一起设备事故的发生。

2 DM100压缩机在线监测和故障诊断系统简介及诊断分析系统的主要功能和目的

DM100压缩机在线监测和故障诊断系统是西安交通大学智能与检测研究所研制开发的。它是由电涡流传感器采集转子振动信号，然后通过端子组与DM100压缩机监视保护系统机柜相连接，最后连接到工控机和DCS，以实现机组的在线监控和故障诊断功能。

2.1 该系统的主要特点

2.1.1 监测信息全面。监测的数量可根据现场实际的需要确定。

2.1.2 将渐变型故障和突发性的故障监测结合起来，具有可靠的事故追忆功能。

2.1.3 诊断分析方法先进、功能齐全。包括了从时域、幅值域，频域、时-频域进行分析。

2.1.4 数据处理以全息谱为中心，充分利用振动信号的相位信息。可准确确定信号中的所有倍频和分频分量。

2.1.5 采用时域信号、频谱、提纯、合成轨迹、全息谱等多种手段进行分析。

2.2 诊断分析系统的功能

该诊断分析系统的主要功能是精密诊断分析。即通过时域波形；幅值域参数分析；概率分布分析；改进的FFT图；轴心轨迹；提纯轴心轨迹；合成轴心轨迹；滤波轴心轨迹；时频分析；二维全息谱分析等基本功能，对设备故障的类型及危害程度进行精密分析。

2.3 设备诊断技术的目的

（1）保证设备安全运行，防止突发事故的发生；（2）保障设备精度，提高产品质量；（3）实施状态维修，节约维修费用；（4）避免设备事故造成的环境污染；（5）给企业带来大的经济效益。

3 氧压机止推轴承故障诊断及处理

3.1 氧压机止推轴承故障诊断

2011年元月在一次日常巡回检查时发现该氧压机高压缸自由端轴承故障诊断系统频谱图异常，主要表现为在频谱图上低频区域出现一高幅值分量，该分量幅值接近工频幅值（工频频率为：工频幅值为11.32？滋m；该分量频率0.43H，幅值为11.06？滋m）（如图1）；

图1

二维全息谱图也发现异常，二维全息谱图上表现为其分频轴心轨迹与工频轴心轨迹接近（如图2）；

图2

且合成轴心轨迹紊乱，因其振动频率在0.43Hz-0.5Hz之间，依据西安交通大学智能与检测研究所编制的大型回转机组典型故障诊断特征图册及设备故障诊断技术等相关理论，初步诊断此故障为油膜涡动或转子动静碰磨。为安全起见，随后利用检修机会对该台氧压机进行了解体检查，发现高压缸自由端止推轴承与油环碰磨、止推轴承瓦块外沿合金脱落（如图3），

此故障现场实际情况与故障诊断分析的结果基本一致。在更换轴承后，该台氧压机运行正常，但在运行三个月后，频谱图又出现异常（现象与检查前相同），该故障又重新出现。

3.2 氧压机止推轴承故障的综合分析诊断及处理

由于离心式压缩机结构复杂、转数较高、所以故障的形式也就多种多样，往往是多种故障并存。针对以上现象，技术人员进行了认真分析。

3.2.1 止推轴承的结构

止推轴承是由6个止推块组装在轴承架上构成，然后分别把止推轴承组装在轴承盒里与转子装配，来平衡压缩机的轴向力。轴承盒是一个密闭的腔体，止推轴承的温度是利用油环把油导出直接喷到温度传感器上来实现，油环固定不动。

3.2.2 故障的综合分析及处理

从上次检修现场的实际情况看，止推轴承与油环碰磨是这起故障的主要原因，在初次处理时，就加大了油环的过盈力，确保油环不动，避免止推轴承与油环碰磨，在处理后，故障仍没有消除。为防止故障的进一步扩大，技术人员对该台氧压机又进行了检修，解体检查情况与上次相同。这次技术人员在分析时排除了油环松动与止推轴承直接碰磨这一先决条件，认真从止推轴承的结构及相互装配关系入手进行检查分析，在检查时发现止推盘轴肩外圆有两处深约0.3mm、宽约4mm、长约30mm的凹坑，技术人员观察此凹坑是转子在做动平衡时砂轮机去重时留下的，这两处凹坑很小，是转子做动平衡时的常用去重方法，但此凹坑引起技术人员的注意，由于止推轴承、止推盘、油环装配在一个相对密闭的腔体里，转子在高速运转时，由于止推盘上凹坑的存在，引起润滑油的涡动，就好比一台水泵叶轮在转动时引起水压变化一样，由于润滑油的涡动，止推轴承就会左右晃动，致使止推轴承外圆与油环碰磨，导致止推轴承外圆合金脱落。在判明故障的真正起因后，该转子返厂更换了止推盘，调整了动平衡去重的位置，返回后重新装配，运行情况良好，氧压机运行至今，再未出现上述故障。

4 结束语

随着设备故障诊断系统在大型设备的广泛应用，技术人员在设备运行过程中可提前对机械设备出现故障的机理、原因、部位和故障程度进行识别和诊断，并根据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施，设备的维修体制也从预防维修体制向预知维修体制发展，即通过对设备的现状进行诊断，对设备的未来状态进行预测，实现设备的不解体诊断，为设备的维修提供了科学依据，避免了设备的过度维修节省了维修的人力和物力，有显著的技术经济效益。endprint

摘 要：结合一起离心式氧压机轴承故障，介绍了在线监测和故障诊断技术在大型机器设备中的应用。并通过对这起故障的诊断分析和处理，使技术人员养成今后在判断设备故障时借助先进的检测仪器、科学地对设备故障进行诊断，确保设备安全运行。

关键词：离心式氧压机；故障；处理

1 情况介绍

6500Nm3/h制氧机组是我公司03年投建的，主体设备由杭氧空分集团制造。氧压机选用了双轴双缸串联离心式压缩机，排气压力3Mpa，排气量6500m3/h。为保证氧压机高效、安全运行，该氧压机仪控安装了在线监测控制系统，在线监测控制系统选用了西安交通大学智能与检测研究所研发的在线监测与故障诊断技术。

氧压机在日常运行巡检时发现故障诊断系统频谱图异常，在对频谱图认真分析后，认为该氧压机是在故障状态下运行。为安全起见，随后对氧压机进行了解体检查，检查检修后运行正常。但在运行三个月后，频谱图又出现异常（现象与检查前相同），为了查明重复故障原因，技术人员结合上次检修现场的实际情况和故障诊断系统的具体表象综合对故障进行了分析，找到了产生故障的真正原因，最终排除了故障，避免了一起设备事故的发生。

2 DM100压缩机在线监测和故障诊断系统简介及诊断分析系统的主要功能和目的

DM100压缩机在线监测和故障诊断系统是西安交通大学智能与检测研究所研制开发的。它是由电涡流传感器采集转子振动信号，然后通过端子组与DM100压缩机监视保护系统机柜相连接，最后连接到工控机和DCS，以实现机组的在线监控和故障诊断功能。

2.1 该系统的主要特点

2.1.1 监测信息全面。监测的数量可根据现场实际的需要确定。

2.1.2 将渐变型故障和突发性的故障监测结合起来，具有可靠的事故追忆功能。

2.1.3 诊断分析方法先进、功能齐全。包括了从时域、幅值域，频域、时-频域进行分析。

2.1.4 数据处理以全息谱为中心，充分利用振动信号的相位信息。可准确确定信号中的所有倍频和分频分量。

2.1.5 采用时域信号、频谱、提纯、合成轨迹、全息谱等多种手段进行分析。

2.2 诊断分析系统的功能

该诊断分析系统的主要功能是精密诊断分析。即通过时域波形；幅值域参数分析；概率分布分析；改进的FFT图；轴心轨迹；提纯轴心轨迹；合成轴心轨迹；滤波轴心轨迹；时频分析；二维全息谱分析等基本功能，对设备故障的类型及危害程度进行精密分析。

2.3 设备诊断技术的目的

（1）保证设备安全运行，防止突发事故的发生；（2）保障设备精度，提高产品质量；（3）实施状态维修，节约维修费用；（4）避免设备事故造成的环境污染；（5）给企业带来大的经济效益。

3 氧压机止推轴承故障诊断及处理

3.1 氧压机止推轴承故障诊断

2011年元月在一次日常巡回检查时发现该氧压机高压缸自由端轴承故障诊断系统频谱图异常，主要表现为在频谱图上低频区域出现一高幅值分量，该分量幅值接近工频幅值（工频频率为：工频幅值为11.32？滋m；该分量频率0.43H，幅值为11.06？滋m）（如图1）；

图1

二维全息谱图也发现异常，二维全息谱图上表现为其分频轴心轨迹与工频轴心轨迹接近（如图2）；

图2

且合成轴心轨迹紊乱，因其振动频率在0.43Hz-0.5Hz之间，依据西安交通大学智能与检测研究所编制的大型回转机组典型故障诊断特征图册及设备故障诊断技术等相关理论，初步诊断此故障为油膜涡动或转子动静碰磨。为安全起见，随后利用检修机会对该台氧压机进行了解体检查，发现高压缸自由端止推轴承与油环碰磨、止推轴承瓦块外沿合金脱落（如图3），

此故障现场实际情况与故障诊断分析的结果基本一致。在更换轴承后，该台氧压机运行正常，但在运行三个月后，频谱图又出现异常（现象与检查前相同），该故障又重新出现。

3.2 氧压机止推轴承故障的综合分析诊断及处理

由于离心式压缩机结构复杂、转数较高、所以故障的形式也就多种多样，往往是多种故障并存。针对以上现象，技术人员进行了认真分析。

3.2.1 止推轴承的结构

止推轴承是由6个止推块组装在轴承架上构成，然后分别把止推轴承组装在轴承盒里与转子装配，来平衡压缩机的轴向力。轴承盒是一个密闭的腔体，止推轴承的温度是利用油环把油导出直接喷到温度传感器上来实现，油环固定不动。

3.2.2 故障的综合分析及处理

从上次检修现场的实际情况看，止推轴承与油环碰磨是这起故障的主要原因，在初次处理时，就加大了油环的过盈力，确保油环不动，避免止推轴承与油环碰磨，在处理后，故障仍没有消除。为防止故障的进一步扩大，技术人员对该台氧压机又进行了检修，解体检查情况与上次相同。这次技术人员在分析时排除了油环松动与止推轴承直接碰磨这一先决条件，认真从止推轴承的结构及相互装配关系入手进行检查分析，在检查时发现止推盘轴肩外圆有两处深约0.3mm、宽约4mm、长约30mm的凹坑，技术人员观察此凹坑是转子在做动平衡时砂轮机去重时留下的，这两处凹坑很小，是转子做动平衡时的常用去重方法，但此凹坑引起技术人员的注意，由于止推轴承、止推盘、油环装配在一个相对密闭的腔体里，转子在高速运转时，由于止推盘上凹坑的存在，引起润滑油的涡动，就好比一台水泵叶轮在转动时引起水压变化一样，由于润滑油的涡动，止推轴承就会左右晃动，致使止推轴承外圆与油环碰磨，导致止推轴承外圆合金脱落。在判明故障的真正起因后，该转子返厂更换了止推盘，调整了动平衡去重的位置，返回后重新装配，运行情况良好，氧压机运行至今，再未出现上述故障。

4 结束语

随着设备故障诊断系统在大型设备的广泛应用，技术人员在设备运行过程中可提前对机械设备出现故障的机理、原因、部位和故障程度进行识别和诊断，并根据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施，设备的维修体制也从预防维修体制向预知维修体制发展，即通过对设备的现状进行诊断，对设备的未来状态进行预测，实现设备的不解体诊断，为设备的维修提供了科学依据，避免了设备的过度维修节省了维修的人力和物力，有显著的技术经济效益。endprint

摘 要：结合一起离心式氧压机轴承故障，介绍了在线监测和故障诊断技术在大型机器设备中的应用。并通过对这起故障的诊断分析和处理，使技术人员养成今后在判断设备故障时借助先进的检测仪器、科学地对设备故障进行诊断，确保设备安全运行。

关键词：离心式氧压机；故障；处理

1 情况介绍

6500Nm3/h制氧机组是我公司03年投建的，主体设备由杭氧空分集团制造。氧压机选用了双轴双缸串联离心式压缩机，排气压力3Mpa，排气量6500m3/h。为保证氧压机高效、安全运行，该氧压机仪控安装了在线监测控制系统，在线监测控制系统选用了西安交通大学智能与检测研究所研发的在线监测与故障诊断技术。

氧压机在日常运行巡检时发现故障诊断系统频谱图异常，在对频谱图认真分析后，认为该氧压机是在故障状态下运行。为安全起见，随后对氧压机进行了解体检查，检查检修后运行正常。但在运行三个月后，频谱图又出现异常（现象与检查前相同），为了查明重复故障原因，技术人员结合上次检修现场的实际情况和故障诊断系统的具体表象综合对故障进行了分析，找到了产生故障的真正原因，最终排除了故障，避免了一起设备事故的发生。

2 DM100压缩机在线监测和故障诊断系统简介及诊断分析系统的主要功能和目的

DM100压缩机在线监测和故障诊断系统是西安交通大学智能与检测研究所研制开发的。它是由电涡流传感器采集转子振动信号，然后通过端子组与DM100压缩机监视保护系统机柜相连接，最后连接到工控机和DCS，以实现机组的在线监控和故障诊断功能。

2.1 该系统的主要特点

2.1.1 监测信息全面。监测的数量可根据现场实际的需要确定。

2.1.2 将渐变型故障和突发性的故障监测结合起来，具有可靠的事故追忆功能。

2.1.3 诊断分析方法先进、功能齐全。包括了从时域、幅值域，频域、时-频域进行分析。

2.1.4 数据处理以全息谱为中心，充分利用振动信号的相位信息。可准确确定信号中的所有倍频和分频分量。

2.1.5 采用时域信号、频谱、提纯、合成轨迹、全息谱等多种手段进行分析。

2.2 诊断分析系统的功能

该诊断分析系统的主要功能是精密诊断分析。即通过时域波形；幅值域参数分析；概率分布分析；改进的FFT图；轴心轨迹；提纯轴心轨迹；合成轴心轨迹；滤波轴心轨迹；时频分析；二维全息谱分析等基本功能，对设备故障的类型及危害程度进行精密分析。

2.3 设备诊断技术的目的

（1）保证设备安全运行，防止突发事故的发生；（2）保障设备精度，提高产品质量；（3）实施状态维修，节约维修费用；（4）避免设备事故造成的环境污染；（5）给企业带来大的经济效益。

3 氧压机止推轴承故障诊断及处理

3.1 氧压机止推轴承故障诊断

2011年元月在一次日常巡回检查时发现该氧压机高压缸自由端轴承故障诊断系统频谱图异常，主要表现为在频谱图上低频区域出现一高幅值分量，该分量幅值接近工频幅值（工频频率为：工频幅值为11.32？滋m；该分量频率0.43H，幅值为11.06？滋m）（如图1）；

图1

二维全息谱图也发现异常，二维全息谱图上表现为其分频轴心轨迹与工频轴心轨迹接近（如图2）；

图2

且合成轴心轨迹紊乱，因其振动频率在0.43Hz-0.5Hz之间，依据西安交通大学智能与检测研究所编制的大型回转机组典型故障诊断特征图册及设备故障诊断技术等相关理论，初步诊断此故障为油膜涡动或转子动静碰磨。为安全起见，随后利用检修机会对该台氧压机进行了解体检查，发现高压缸自由端止推轴承与油环碰磨、止推轴承瓦块外沿合金脱落（如图3），

此故障现场实际情况与故障诊断分析的结果基本一致。在更换轴承后，该台氧压机运行正常，但在运行三个月后，频谱图又出现异常（现象与检查前相同），该故障又重新出现。

3.2 氧压机止推轴承故障的综合分析诊断及处理

由于离心式压缩机结构复杂、转数较高、所以故障的形式也就多种多样，往往是多种故障并存。针对以上现象，技术人员进行了认真分析。

3.2.1 止推轴承的结构

止推轴承是由6个止推块组装在轴承架上构成，然后分别把止推轴承组装在轴承盒里与转子装配，来平衡压缩机的轴向力。轴承盒是一个密闭的腔体，止推轴承的温度是利用油环把油导出直接喷到温度传感器上来实现，油环固定不动。

3.2.2 故障的综合分析及处理

从上次检修现场的实际情况看，止推轴承与油环碰磨是这起故障的主要原因，在初次处理时，就加大了油环的过盈力，确保油环不动，避免止推轴承与油环碰磨，在处理后，故障仍没有消除。为防止故障的进一步扩大，技术人员对该台氧压机又进行了检修，解体检查情况与上次相同。这次技术人员在分析时排除了油环松动与止推轴承直接碰磨这一先决条件，认真从止推轴承的结构及相互装配关系入手进行检查分析，在检查时发现止推盘轴肩外圆有两处深约0.3mm、宽约4mm、长约30mm的凹坑，技术人员观察此凹坑是转子在做动平衡时砂轮机去重时留下的，这两处凹坑很小，是转子做动平衡时的常用去重方法，但此凹坑引起技术人员的注意，由于止推轴承、止推盘、油环装配在一个相对密闭的腔体里，转子在高速运转时，由于止推盘上凹坑的存在，引起润滑油的涡动，就好比一台水泵叶轮在转动时引起水压变化一样，由于润滑油的涡动，止推轴承就会左右晃动，致使止推轴承外圆与油环碰磨，导致止推轴承外圆合金脱落。在判明故障的真正起因后，该转子返厂更换了止推盘，调整了动平衡去重的位置，返回后重新装配，运行情况良好，氧压机运行至今，再未出现上述故障。

4 结束语

随着设备故障诊断系统在大型设备的广泛应用，技术人员在设备运行过程中可提前对机械设备出现故障的机理、原因、部位和故障程度进行识别和诊断，并根据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施，设备的维修体制也从预防维修体制向预知维修体制发展，即通过对设备的现状进行诊断，对设备的未来状态进行预测，实现设备的不解体诊断，为设备的维修提供了科学依据，避免了设备的过度维修节省了维修的人力和物力，有显著的技术经济效益。endprint