五十.双螺杆压缩机振动故障诊断与处理

双螺杆压缩机是我国石油化工的主要气体压缩设备之一，压缩机是典型的旋转机械，又是生产流程中的关键设备。作为核心设备的螺杆压缩机组在工艺流程中占据着重要的地位，其运行状态的好坏将直接影响整个压缩机组装置的安全性和可靠性及生产效率，一旦发生故障，将极有可能引起整套装置的瘫痪，严重降低生产效率并带来巨大的经济损失。螺杆压缩机组运行条件苛刻：单机组、长周期连续运转、高压力、加上工况复杂多变。常常出现机组动不平衡、动静碰擦、喘振等故障，造成非计划停机，增加停产损失和维修费用。因此，对压缩机进行状态监测，及时发现和排除可能出现的故障，保证装置的顺利生产，极其重要。
二、双螺杆压缩机工作原理
螺杆压缩机属容积型压缩机，工作原理和往复式压缩机相同，它利用机腔内一对相互齿合的阴阳转子在机体内作回转运行，周期性地改变转子每对齿槽间的容积来完成吸入、压缩和排出三个过程。
螺杆压缩机内气体流动方向如图1所示，吸气口及排气口两者几乎成对角线，但实际进排气方位为上进上排形式。螺杆压缩机具有两个旋转转子（阳转子与阴转子）水平且平行地配置在气缸体内，支于进排气座的轴承上。在阴、阳螺杆转子上的排气端外侧装有止推轴承，承受由吸入和排出压力差而产生的轴向推力。在吸入侧和排出侧的轴承与螺杆转子之间设有轴封装置，在轴封装置靠近螺杆转子端充入氮气以防止轴承的润滑油漏入气缸和气缸内气体向外泄漏。
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阴、阳螺杆转子在吸气端外侧均设置有同步齿轮，同步齿轮的速比与螺杆转子的速比相等。阴、阳螺杆转子靠轴承支撑和同步齿轮厚薄片的调整来保证阴、阳转子之间，转子外圆与气缸体之间以及转子端面与气缸端面之间均保持极小的间隙，工作时互不接触，不会摩擦也不需要润滑。为了获得转子之间的间隙最小值，减小热膨胀对间隙的影响，气缸内腔喷入适量的凝缩油，以控制因压缩而升高的排气温度，使原本绝热过程基本趋于等温压缩过程，并有效地提高容积效率和绝热效率，从而减少功耗及降低噪声。
机组主要由LG60/1.0型可燃气螺杆压缩机、主电动机、工艺气系统、冷却水系统、喷凝缩油系统、润滑油系统、密封系统、排污系统、控制系统等组成。其中工艺气系统由吸气、压缩、排气系统及旁路系统组成，各系统配备相应的安全保护控制系统；润滑油系统设有粗油滤器、油泵、精油滤器、油冷却器、油分配器。主要设备技术参数见表1、表2。
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三、振动故障特征、原因分析及解决措施
1.振动故障特征
制氢车间这两套螺杆压缩机组一直平稳运行，进入2009年以来，机组振动烈度幅值稳中有升，一直高居不下，同时伴有异常响声，近期来还有加剧的趋势，监测中发现阳转子的吸气侧和排气侧的振动振幅都增大。振动烈度幅值如表3所示，频谱特征如图2所示。
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2.原因分析及解决措施
从振动故障特征分析可知，振动烈度幅值有明显加剧的趋势，频谱图中主要由转子的啮合频率和工频组成，根据机组实际运行状况，很明显，双螺杆压缩机在频谱图中能量集中于工频和啮合频率，并有突出的峰值，轴心轨迹似椭圆型（如图3所示），同时并伴有多个尖点出现，表明阴阳转子在啮合齿面发生磨损或点蚀，同时存在动不平衡问题。
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产生的可能原因如下：
1、压缩介质存在大量杂质，对面产生摩擦。
2、同轴度偏差太大，造成转子在缸内窜动，与吸、排气端面摩擦。
3、止推轴承磨损或定位不好，对阴阳转子的支撑力不够造成不平衡，而引起转子的移动产生齿面磨损。
经多方会诊，决定停机解体检修。随后停机检修，发现轴封盘根石墨环有磨偏现象，轴瓦滑动轴承有磨偏现象，决定全部更换。啮合齿面发生轻度磨损。气缸内有固体颗粒进入，并附着在转子上。经到动平衡机上检验，按螺杆转子的技术要求，不平衡转子误差应小于13g。而此阳转子的实际不平衡量阳转子差16g，阴转子实际不平衡量差15g，存在严重的不平衡。经加重减重，使转子达到平衡要求。同时对凝缩油换热器壳程进行清理，以提高换热效率，改善对介质的冷却效果。
四、结语
由于采用状态监测与故障诊断技术，对机组的拆卸与检修做到有的放矢。本次检修后一次开车成功，机组运行平稳，振动烈度幅值显著下降，达到振动要求。因此说，针对制氢车间螺杆压缩机运行过程中出现的故障的原因分析是准确的，所采取的对策是有效的，检修是成功的。
参考文献
[1]张正松.旋转机械振动监测及故障诊断[M].北京:机械工业出版社，1991.

[2]邢子文．螺杆压缩机一理论、设计及应用[M]．北京：机械工业出版社，2003.

[3]韩丽娟.螺杆压缩机组的噪音控制[J].流体机械，2000，28（10）：39-41.

[4]岑钢.轴流式压缩机的振动故障分析[J].风机技术，2003（6）：51-53.
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