增压空气机压缩故障诊断及处理

田新生

（马钢气体销售分公司，安徽 马鞍山 243011）

一、设备情况

增压空气压缩机2003年年底投入生产，2007年8月至2008年6月二级轴承温度多次出现异常波动，并且加速度值也出现不规则的上升，特别是2008年8月，加速度值上下波动明显。针对设备经常出现温度、振动等突然变化的情况，加大了数据采集的频次，分析频谱发现二、三级轴瓦有0.5倍频。因此判断二级轴瓦存在损伤形成油膜不稳状况，能量虽小，但对设备的危害较大，针对此情况，向公司提出书面申请要求安排检修，重点检查二级推力。

GT 063 L2K1型增压空气透平压缩机于2003年年底投入运行，是四万制氧机主要的配套设备之一，五级压缩。一级单轴，二三级同轴，四五级同轴，每级后都有一个冷却器。传动方式为电机带动大齿轮，由大齿轮带动三个小齿轮。

性能参数：型号为GT 063 L2K1，介质为空气，吸气压力0.493～0.535MPa，排出压力4.873～5.408MPa，吸气温度29～37℃，出口温度29.2～34.5℃，流量143 033～181 098m3/h，功率10 300kW，大齿轮转速n0=1 490r/min，小齿轮1转速n1=11 375r/min，小齿轮2转速n2=17 937r/min，小齿轮3转速n3=24 536r/min。

二、存在问题

2007年8月初开始发现增压机温度波动日趋频繁，振动没有出现明显异常，运行方式没有调整，8月9日下午增压机（机组结构简图及测点布置见图1）二级轴承温度上升至100.9℃，振动显示数值是8.7μm；同轴的三级温度是86.7℃左右，无明显变化；同年8月14日下午，设备出品公司技术人员到现场了解增压机二级轴承温度过高情况，检查备用温度传感器，标定温度是真实值。此后1年里，二级轴承温度经常出现上下波动。四万增压机多次出现振动加速度值异常波动，从测试结果看，振动加速度波动始终存在。2008年3月17日，二级水平径向振动加速度值达到155m/s2。

2008年7月30日设备振动加速度值和温度变化趋势同时出现。把情况报告给了公司设备部，同时通报了马钢华阳设备振动公司，请求提供技术支持。到了同年9月19日下午，四万增压机二级温度又开始波动，温度从87℃升高到99℃，持续高温数天，然后突然温度下降至80℃左右趋于正常。

同华阳设备诊断公司同时都捕捉到增压机二级压缩段运行不稳定的信号，加速度出现波动，长时域波形中看到转轴运行不稳定(图2)和以前的正常振动时有明显区别并且出现149.4Hz二三级轴的半倍频（图3）。在没有改变空分工艺工况的情况，排除了气流改变引起油膜涡动，同时发现四级轴承水平方向也振动波动频繁，一级轴承振动也有波动；二级轴承振动加速度值正常情况下为26m/s2以下，近来二级轴承振动加速度值瞬间高达160m/s2。依据频谱初步判断二级存在油膜不稳，已造成轴瓦损伤，要求安排停机检查增压机轴瓦。图4是2007年8月至2008年10月检修前的瀑布图，从该图上可以看到振动值波动情况。

三、故障原因分析

引起振动加速度值波动的主要谱线为齿轮啮合频率。二级加速度波动原因可能与增压机的气体进空分板式换热器或轴承油膜不稳定有关；为进一步查找故障原因，在设备运行时，分别在油箱过滤器前和过滤器后取油，送技术中心进行全油样光谱元素分析，油品化验全部合格。在运行工艺、工况没有变化的情况下，判断是由于轴承油膜振荡造成的温度、加速度变化。油膜不稳定对设备的危害很大，必须对设备解体检查处理，才能消除设备故障。

四、检修情况及处理措施

1.检修情况

2008年10月20日开始检修，解体打开齿轮箱后，发现二、三级，四、五级齿轮因发热引起变色，并且积炭严重；同时发现二级的温度探头没有定位卡（其他温度探头都有定位卡），引起温度异常波动的原因是该探头松动。

各级轴瓦都有不同程度的结焦情况，其中二级轴瓦的径向与推力瓦块最为严重。

2.处理措施

（1）用金相砂纸带油将齿轮齿面结焦层去除。

（2）用金相砂纸带油将轴瓦结焦层去除，发现瓦面并没有受到伤害。轴颈用白布带油加研磨膏进行抛光。

（3）将测量二级推力轴瓦温度的探头金属杆末端缠上生料带并涂上密封胶，再插入探头孔内，这样探头杆与孔壁贴合紧密，加上密封胶的粘合，探头就可固定。此外，新安装一个二级推力轴瓦温度探头，将其延伸电缆引入端子箱作备用，以防原有的探头出现故障，进行更换。

增压机组从国外海运至国内途中，齿轮箱受到了海水的侵蚀，造成了齿轮等部件的较为严重的锈蚀，虽然安装期间对锈蚀部位进行了处理，但已对齿轮啮合精度、大齿轮推力环等接触面造成了损害，从而影响了运转中齿轮的正常平稳啮合，大齿轮的推力环面的锈蚀虽然经过处理，但与各级小齿轮的推力接触面间的油膜形成遭到了破坏，使润滑受到一定的影响，以至小齿轮高速端有明显的油温高、结焦痕迹，结焦破坏了轴瓦油膜，导致了转轴运转不稳。检修中对齿面磨损缺陷进行了研磨处理，但难以达到出厂啮合的标准。

五、结束语

造成设备振动异常的原因很多，要准确判断其原因，仅凭经验或振动值的大小，甚至猜测来判断是远远不够的。只有通过平时大量数据积累和对机组工艺工况的了解，加上平时连续的状态监测及故障诊断分析才能正确判断设备是否能长周期运行，才能做到对设备缺陷或故障早发现、早诊断、早处理，从而避免重大设备事故的发生。