螺桿壓縮機振動故障的分析及處理

案例分析：螺桿壓縮機振動異常的診斷與處理

螺桿壓縮機作為一種高效、可靠的容積式壓縮機械，在現代化工業及壓縮機行業中得到了廣泛應用。它通過兩個高速回轉的螺桿轉子實現工作容積的縮小，進而進行氣體壓縮。這種壓縮機不僅體積小、重量輕、運轉平穩，而且易損件少、效率高，同時具備回轉式壓縮機和往復式壓縮機的優點。然而，在實際應用中，螺桿壓縮機也可能遇到各種故障，其中振動異常便是一個常見且復雜的問題。以下，我們將通過某石化企業螺桿壓縮機振動異常的案例，詳細分析其故障原因、診斷過程及處理方法。

一、設備基本情況

為了滿足油田采油需求及驅油聚合物產品的生產擴能，某石化企業引入了螺桿壓縮機用于制冷劑R134a的壓縮。該壓縮機型號為RwB26761，制冷量為1090.2kW，轉速高達2950r/min，陰陽齒數分別為6和4，通過膜片聯軸器與電機實現連接。自2010年4月10日投入運行以來，該壓縮機一直采用本特利便攜式數采器進行振動監測，以確保其運行狀態的穩定性。

然而，在運行至6月29日時，壓縮機振動突然增大。為了分析振動原因并便于比較，企業繼續采用本特利便攜式數采器對壓縮機進行監測。測點布置如圖1所示，其中測點3和4的各向振動值對比情況詳見表1。監測結果顯示，壓縮機振動達到了9.5mm/s，遠超標準值7.1mm/s。進一步分析發現，壓縮機的徑向振動變化不大，而軸向振動卻大幅增加，這表明壓縮機存在明顯的故障。為了全面分析故障原因，企業還同時監測了壓縮機底角的振動情況，發現底角1至4的振動值分別為3.49、1.84、1.78和1.74mm/s，且四個底角的振動值并不一致。

二、故障分析

針對壓縮機振動異常的問題，企業首先對壓縮機前軸承和后軸承的軸向及徑向振動進行了頻譜分析。分析結果可以得出以下結論：

1. 軸向振動是產生強烈振動的主要原因；

2. 軸向振動的絕對主導頻率為198Hz（即嚙合頻率），其他頻率分量如陰陽轉子的轉頻及倍頻均可忽略不計；

3. 軸向振動值遠大于徑向振動值；

4. 底角振動值也以嚙合頻率為主，且四個底角的振動值不一致。

結合螺桿壓縮機的工作原理和相關資料及生產流程，企業采用正向推理的方法對壓縮機振動原因進行了深入分析。認為可能的原因包括：機組操作不當導致噴入過量的潤滑油；壓縮機地腳螺栓松動或地腳鋼架剛度不足；壓縮機與電機不對中；壓縮機管道共振加劇振動；以及壓縮機推力軸承間隙不當或磨損導致陰陽轉子在運轉時受到附加的不平衡力作用。

三、故障處理

針對上述可能的故障原因，企業采取了由易到難的措施逐步進行排查和處理。

首先，對機組進行了全面檢查，并按正常啟機程序啟動壓縮機，調整各工藝參數至正常值。重點檢查了是否吸入了過量的潤滑油，若吸入過量則會導致振動劇烈，需停機排液。經檢查發現，壓縮機并未吸入過量的潤滑油。

其次，檢查了壓縮機底角和支承鋼架。由振動值可知，壓縮機驅動側底角振動大且有偏差，說明地腳螺栓松動。因此，企業重新緊固了螺栓，并加固了驅動側地腳工字鋼架在垂直方向的振動。同時，復查了聯軸器對中情況，發現壓縮機采用膜片聯軸器與電機相聯接時可能存在綜合不對中的情況。為此，企業重新調整了聯軸器的對中量。

接著，檢查了出入口工藝管線。由于出入口工藝管線采用硬管與壓縮機連接，企業調整了原管道的支吊架或改變了位置并加固了管線，以消除共振引起的振動過大問題。

然而，在采取上述措施后，雖然機組振動暫時有所好轉，但運行幾小時后振動值仍然上升。這表明上述幾方面并非引起壓縮機振動的主要原因。因此，企業需要從壓縮機本身尋找振動原因。

最后，企業重點檢查了軸承。通過對機組結構及陰陽轉子運轉過程的受力進行分析，認為推力軸承間隙不當是導致轉子運轉時產生不平衡力的主要原因。拆卸軸承后發現，排氣側軸承軸向定位間隙變大。這一發現與機組運行一段時間后溫度升高、振動增大的現象相吻合。因此，企業按照壓縮機說明書及相關標準調整了軸承壓蓋和軸承外圈端面的間隙及轉子與排氣端貼合面間隙，使其在標準間隙范圍內。經處理后，機組啟動運行各點振動均在合格范圍內。

四、總結與啟示

本次螺桿壓縮機振動異常的案例充分展示了故障診斷與處理過程的復雜性和重要性。通過深入分析故障原因、采取有針對性的處理措施，企業最終成功解決了壓縮機振動異常的問題。這一過程中，企業不僅積累了寶貴的故障診斷與處理經驗，還提高了設備維護和管理水平。

對于其他企業而言，這一案例也具有重要的啟示意義。首先，應加強對設備的日常監測和維護工作，及時發現并處理潛在的故障隱患。其次，在故障診斷過程中應采用科學的方法和手段進行深入分析，避免漏診和誤診的情況發生。最后，在處理故障時應根據實際情況采取有針對性的措施并逐步排查和處理問題，直至徹底解決問題為止。