螺杆压缩机振动故障的分析及处理

案例分析：螺杆压缩机振动异常的诊断与处理

螺杆压缩机作为一种高效、可靠的容积式压缩机械，在现代化工业及压缩机行业中得到了广泛应用。它通过两个高速回转的螺杆转子实现工作容积的缩小，进而进行气体压缩。这种压缩机不仅体积小、重量轻、运转平稳，而且易损件少、效率高，同时具备回转式压缩机和往复式压缩机的优点。然而，在实际应用中，螺杆压缩机也可能遇到各种故障，其中振动异常便是一个常见且复杂的问题。以下，我们将通过某石化企业螺杆压缩机振动异常的案例，详细分析其故障原因、诊断过程及处理方法。

一、设备基本情况

为了满足油田采油需求及驱油聚合物产品的生产扩能，某石化企业引入了螺杆压缩机用于制冷剂R134a的压缩。该压缩机型号为RwB26761，制冷量为1090.2kW，转速高达2950r/min，阴阳齿数分别为6和4，通过膜片联轴器与电机实现连接。自2010年4月10日投入运行以来，该压缩机一直采用本特利便携式数采器进行振动监测，以确保其运行状态的稳定性。

然而，在运行至6月29日时，压缩机振动突然增大。为了分析振动原因并便于比较，企业继续采用本特利便携式数采器对压缩机进行监测。测点布置如图1所示，其中测点3和4的各向振动值对比情况详见表1。监测结果显示，压缩机振动达到了9.5mm/s，远超标准值7.1mm/s。进一步分析发现，压缩机的径向振动变化不大，而轴向振动却大幅增加，这表明压缩机存在明显的故障。为了全面分析故障原因，企业还同时监测了压缩机底角的振动情况，发现底角1至4的振动值分别为3.49、1.84、1.78和1.74mm/s，且四个底角的振动值并不一致。

二、故障分析

针对压缩机振动异常的问题，企业首先对压缩机前轴承和后轴承的轴向及径向振动进行了频谱分析。分析结果可以得出以下结论：

1. 轴向振动是产生强烈振动的主要原因；

2. 轴向振动的绝对主导频率为198Hz（即啮合频率），其他频率分量如阴阳转子的转频及倍频均可忽略不计；

3. 轴向振动值远大于径向振动值；

4. 底角振动值也以啮合频率为主，且四个底角的振动值不一致。

结合螺杆压缩机的工作原理和相关资料及生产流程，企业采用正向推理的方法对压缩机振动原因进行了深入分析。认为可能的原因包括：机组操作不当导致喷入过量的润滑油；压缩机地脚螺栓松动或地脚钢架刚度不足；压缩机与电机不对中；压缩机管道共振加剧振动；以及压缩机推力轴承间隙不当或磨损导致阴阳转子在运转时受到附加的不平衡力作用。

三、故障处理

针对上述可能的故障原因，企业采取了由易到难的措施逐步进行排查和处理。

首先，对机组进行了全面检查，并按正常启机程序启动压缩机，调整各工艺参数至正常值。重点检查了是否吸入了过量的润滑油，若吸入过量则会导致振动剧烈，需停机排液。经检查发现，压缩机并未吸入过量的润滑油。

其次，检查了压缩机底角和支承钢架。由振动值可知，压缩机驱动侧底角振动大且有偏差，说明地脚螺栓松动。因此，企业重新紧固了螺栓，并加固了驱动侧地脚工字钢架在垂直方向的振动。同时，复查了联轴器对中情况，发现压缩机采用膜片联轴器与电机相联接时可能存在综合不对中的情况。为此，企业重新调整了联轴器的对中量。

接着，检查了出入口工艺管线。由于出入口工艺管线采用硬管与压缩机连接，企业调整了原管道的支吊架或改变了位置并加固了管线，以消除共振引起的振动过大问题。

然而，在采取上述措施后，虽然机组振动暂时有所好转，但运行几小时后振动值仍然上升。这表明上述几方面并非引起压缩机振动的主要原因。因此，企业需要从压缩机本身寻找振动原因。

最后，企业重点检查了轴承。通过对机组结构及阴阳转子运转过程的受力进行分析，认为推力轴承间隙不当是导致转子运转时产生不平衡力的主要原因。拆卸轴承后发现，排气侧轴承轴向定位间隙变大。这一发现与机组运行一段时间后温度升高、振动增大的现象相吻合。因此，企业按照压缩机说明书及相关标准调整了轴承压盖和轴承外圈端面的间隙及转子与排气端贴合面间隙，使其在标准间隙范围内。经处理后，机组启动运行各点振动均在合格范围内。

四、总结与启示

本次螺杆压缩机振动异常的案例充分展示了故障诊断与处理过程的复杂性和重要性。通过深入分析故障原因、采取有针对性的处理措施，企业最终成功解决了压缩机振动异常的问题。这一过程中，企业不仅积累了宝贵的故障诊断与处理经验，还提高了设备维护和管理水平。

对于其他企业而言，这一案例也具有重要的启示意义。首先，应加强对设备的日常监测和维护工作，及时发现并处理潜在的故障隐患。其次，在故障诊断过程中应采用科学的方法和手段进行深入分析，避免漏诊和误诊的情况发生。最后，在处理故障时应根据实际情况采取有针对性的措施并逐步排查和处理问题，直至彻底解决问题为止。