冷剂压缩机组运行异常振动分析及对策

吴安治

(云南云天化石化有限公司，云南 安宁 650309)

1 引言

冷剂压缩机组作为异辛烷装置核心设备之一，安全稳定运行，是保证装置长周期生产的前提。该机组由电机、增速箱、压缩机、油系统组成，机组电机和增速箱低速轴没有配置在线振动监测探头。

2 故障情况

压缩机组自2017年9月底开车以来，一直运行平稳，在11月初巡检发现压缩机组振动速度有异常波动，查DCS后台，发现增速箱高速轴振幅在11月4日出现第一次大的水平、垂直波动，之后一直存在无规律间断性突跳现象，最大值为30 μm。查询压缩机2018年1月17日之前77天振动趋势基本稳定；电机和增速箱低速轴因没有在线监测，采用便携式测振仪进行人工测量记录，见表1～3，电机最大振动速度未超过0.8 mm/s，远低于标准值2.3 mm/s，低速轴轴向振动速度比最初有增大，由于该突发现象的出现，给装置长周期安全稳定运行留下了严重隐患。

表1 压缩机原运行记录

表2 电机原运行记录

表3 增速箱原运行记录

3 振动原因分析

在增速箱低速轴和电机没有在线监测设备的情况下，根据现场实际工况、运行实测数据进行针对性分析，并进一步确认处理，详细处理过程如下。

3.1 增速箱地脚螺栓松动

地脚螺栓松动造成增速箱箱体固定不牢，在高速旋转离心力作用下，引起高、低速轴的大、小齿轮啮合不良，导致高、低速轴水平、垂直方向振动增大，特别是水平方向的振动增大。

3.2 润滑油含有杂质

润滑油含有杂质，特别是机械杂质进入齿轮啮合，引起转子发生突跳现象，造成齿面损伤。

3.3 增速箱推力轴承磨损

从实测数据中可看出，低速轴轴向振动与之前试车数据相比有明显增大。同时，通过高速轴在线监测振动历史趋势图看出，在2017年11月1日以前，基本为一条直线，从11月1日开始至今一直存在小幅波动，中间伴随间断大幅波动。

从增速箱结构看到，增速箱只有低速轴的电机端有推力轴承，其它全部为支撑轴承。当推力轴承发生磨损后，低速轴轴向振动增大，转子就会往压缩机端移动，而高速轴因压缩机转子未发生位移，保持了原有位置。在此种情况下，大、小齿轮因低速轴转子的位移，造成了啮合位置的改变，引起转子出现水平、垂直方向振动小幅波动。而低速轴转子质量较大，高速轴转子质量较小，又表现为低速轴水平、垂直振动增长较小，高速轴水平、垂直振动增长较大。

3.4 齿轮齿面存在点蚀

点蚀使齿面承载面积减少，引起冲击和噪声。初始阶段一般不构成破坏，随着继续运行，点蚀和剥落区域不断扩大，出现齿轮运转不平稳，振动增加，传动噪声增大，严重时导致轮齿折断。

3.5 增速箱轴承存在油膜涡动现象

轴瓦运行中出现裂痕、磨损致使轴瓦间隙过大等原因，会使滑动轴承发生油膜涡动现象出现，引起增速箱转子表现为水平、垂直振动的增加。

3.6 工艺参数变化较大

从压缩机入口温度、流量、压力的历史趋势图中看出，压缩机运行参数变化较大(表4)，使齿轮在啮合过程中，相互接触的齿面受到周期性变化的接触应力的作用，当接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面会产生细微的疲劳裂纹，封闭在裂纹中的润滑油的挤压作用使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点，造成突跳现象的出现。

表4 入口温度、流量、压力变化值

4 应对措施

4.1 增速箱地脚螺栓松动

在机组运行情况下，采用便携式测振仪测量增速箱地脚螺栓处，记录箱体和底座撑高8个方向的振动速度均未超过0.02 mm/s。检查紧固所有地脚螺栓后，再进行箱体和底座撑高振动速度测量记录，与之前一样未超过0.02 mm/s。对比分析后，排除此种可能。

4.2 润滑油含有杂质

根据大机组管理规定，每月对润滑油进行油质分析，对比各项指标，均满足标准要求，排除润滑油不合格的可能。分析结果见表5。

表5 2018年1～6月润滑油分析结果

4.3 增速箱推力轴承磨损

因生产需要继续运行，采取每天监控机组运行数据变化；以及梳理事故备件作好准备，如果振动增大到机组无法运行时，停车进行解体彻底检查。

4.4 齿轮齿面存在点蚀

联系工艺尽可能稳定压缩机运行负荷，减少频繁波动，降低齿面受到周期性变化的接触应力，延长齿轮寿命。

因生产需要继续运行，保持现有振动继续运行，每天监控机组运行数据变化，一旦振动继续增大到无法运行时，立即停车解体彻底检查。

4.5 增速箱轴承存在油膜涡动现象

联系工艺配合，改变润滑油供油量、温度和压力的情况下，在每一种状态运行稳定后，进行数据记录。通过试验，压缩机振动未发现明显变化，基本排除该种原因。

4.6 工艺参数变化较大

联系工艺稳定压缩机入口流量、压力、温度的情况下，进行振动数据测量记录(表6)

表6 工艺参数稳定时记录数据

从记录表中可看出，机组振动下降，基本与原记录数据吻合。但是否存在齿轮疲劳损坏，有待停机解体彻底检查。

同时查看对比工艺记录与操作规程是否一致，经查阅工艺记录均未超出操作规程要求范围内，但存在负荷变动不可能及时进行数据记录的现象。

5 结论

经过长期的分析、试验、监测，冷剂压缩机组异常振动控制在可控范围内，有待进一步分析判断。但基本可以肯定的是，入口流量、压力、温度的大幅变化，对压缩机组的稳定运行，有最直接的影响。另外机组本身的问题，待停机检修时进行彻底解体检查处理。