D型壓縮機振動超標故障的排查與維修

帕哈提·賽買提，王善軍，伍時勇，畢治輝，蔣 明

（新疆油田公司采氣一廠，新疆克拉瑪依 834007）

1 引言

D型天然氣壓縮機在X天然氣處理站處理凝析油穩(wěn)定產(chǎn)生塔頂富氣，對富氣進行增壓實現(xiàn)回收，容積流量為5 m3/min，進氣壓力0.6 MPa，排氣壓力6.5 MPa，機組為對置平衡式、兩列、雙作用（蓋側(cè)壓縮）電驅(qū)活塞壓縮機，日處理氣量5×104m3。機組的穩(wěn)定運行直接影響富氣回收率。2#機組運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)振動超高報警停機，現(xiàn)場提取振動信號顯示電機與中體振動幅值超標，調(diào)整機組與電機對中，再次運行仍發(fā)生報警停機，對機體中體拆解檢查，發(fā)現(xiàn)十字頭銷有斷裂，更換十字頭銷，并對各摩擦副間隙進行測量調(diào)整，再次運行各點位振動幅值得到降低，機組恢復正常運行。

2 故障表象

D型往復壓縮機分別在電機與壓縮端設有2個固定式振動傳感器，2018年6～7月，2#機組頻繁出現(xiàn)報警停機（振動超高停機設定值：15 mm/s），主要報警源為電機振動傳感器。對機組電機進行排查，采用便攜式振動監(jiān)測儀對機組進行振動監(jiān)測，壓縮端一、二級氣閥、中體、曲軸箱、氣閥各點位3個方向振動幅值均在9～12 mm/s，而電機存在軸向振動大（18 mm/s，超過停機設定值）。

3 電機故障排查

按照振動監(jiān)測儀器振動幅值結(jié)果，其電機風扇一側(cè)振動幅值相對聯(lián)軸器端振動幅值較高，分析有可能存在動平衡性偏差，見表1。

拆解電機風扇端檢查，發(fā)現(xiàn)電機風扇存在偏心，軸套有磨損，風扇出現(xiàn)松框，如圖2所示。

進一步排查電機聯(lián)軸器端，其軸承未有異常，聯(lián)軸器膠圈存在老化裂紋問題，按圖2所示里外有裂紋。

2018年7月10日經(jīng)對風扇軸套進行更換，并更換聯(lián)軸器膠圈，采用激光對中儀對其進行對中，對中數(shù)據(jù)如圖3所示水平與垂直方向均在“良好”以上。

2#機組帶載運行振動幅值得到有效降低，如表2所示。

2018年7月22日期間2#機組再次出現(xiàn)振動值超高停機，此次僅依靠經(jīng)驗判斷為聯(lián)軸器對中不良導致，對2#機組進行對中，檢查對中數(shù)據(jù)依舊為“良好”，進一步對其調(diào)對，將聯(lián)軸器對中至“優(yōu)等”，如圖4所示。

機組本次對中完成后，對其帶載運行，工藝參數(shù)進行核查，進氣壓力：0.4～0.56 MPa，排氣壓力：4.2 MPa，電流：120～145 A，均符合設計參數(shù)范圍。實施振動監(jiān)測，電機振動幅值降低到12 mm/s左右，得到消減在合理范圍。但壓縮機本體振動幅值較高，其水平、垂直方向振動值均在20 mm/s以上。

4 壓縮機故障排查

以振動監(jiān)測結(jié)果為依據(jù)，分析有可能機組部件運動副摩擦出現(xiàn)異常。機組活塞與氣缸、十字頭與導軌、曲柄銷與連桿大頭瓦、兩連桿大頭與曲柄銷等配合間隙超過標準范圍，會產(chǎn)生零件松框，軸套、軸瓦零件表面物質(zhì)由于潤滑不良或裝配不當?shù)仍虿粩鄵p失，零件尺寸或摩擦表面形狀發(fā)生改變，都會產(chǎn)生運動零件徑向跳動、軸向竄動，高速運動加大對機體沖擊力就會導致振動。在2#機組拆檢曲軸箱，發(fā)現(xiàn)一級缸軸瓦表面發(fā)生較嚴重偏磨，表面劃痕較大，最大1 mm，主要表現(xiàn)為軸瓦與軸徑配合間隙不均勻，局部配合間隙過小造成。如圖5所示。

表1 電機振動幅值

圖1 電機風扇端軸承及風扇軸

圖2 聯(lián)軸器膠圈裂紋

圖3 對中數(shù)據(jù)

表2 風扇維修前后振動數(shù)據(jù)對比表

圖4 對中數(shù)據(jù)

圖5 一級軸瓦偏磨

圖6 一級十字頭銷斷裂

表3 主要裝配間隙 單位：mm

拆解中體十字頭發(fā)現(xiàn)十字頭在中間發(fā)生斷裂，斷口如圖6所示。十字頭銷連接連桿與十字頭，十字頭往復運動中十字頭銷主要承受剪切交變應力，十字頭銷斷口較齊平，與橫向剪切應力方向一致，且潤滑口檢查正常，切口是沿著機械加工凹槽橫向斷裂，分析是十字頭銷存在疲勞裂痕，隨著運行時間延長，最終導致斷裂。

更換斷裂零件，對2#機組壓縮缸、曲軸箱、中體等各部位拆檢，參照標準參數(shù)配合間隙裝配調(diào)校，各點數(shù)值見表3。

經(jīng)綜合排查維修，2#機振動幅值于2008年7月28日恢復正常，電機端平均有效值為5.8 mm/s，水平方向為4.3 mm/s；壓縮端平均有效值為6.1 mm/s，一級水平方向為8.1 mm/s，二級水平方向為7.9 mm/s，壓縮機端與電機振動幅值在設計范圍以內(nèi)。通過綜合運用振動監(jiān)測、激光對中，更換零件和調(diào)校間隙，機組運行狀態(tài)得到有效改善，排除了振動超高停機故障。

5 結(jié)論

（1）機組各零部件裝配按照規(guī)定的裝配順序、間隙進行組裝，使得裝配各零件、套件得到相互位置關(guān)系，以便各運動摩擦副達到相對運動精度，從而得到有效潤滑，是保證機組長期運動運行的重要環(huán)節(jié)，保證提高機組以及零部件使用壽命。

（2）機組運行過程中出現(xiàn)隱形故障，往往通過溫度、振動、響聲等表象顯現(xiàn)出來，運用激光對中儀、振動監(jiān)測儀等狀態(tài)監(jiān)測儀器，提取溫度、振動等信號特征，有助于故障的排查與處理。本文只對通過提取振動時域圖形判別振動幅值高低，需要強化對通振動頻譜分析技術(shù)，更加明確故障點，便于頻譜特征提取與故障診斷。