某循环气压缩机进异物故障分析

（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁沈阳 110869）

1 引言

离心式压缩机广泛应用于炼油、化工、化肥等石油化工行业，是石油化工行业的核心、关键设备。压缩机一旦发生严重故障，危险气体极易外泄，从而导致火灾、爆炸、中毒等恶性事故发生，其运行状态直接影响装置的安全与平稳生产。据统计，离心式式压缩机有80%以上的故障发生在转子不平衡上，本文以一个压缩机进异物造成转子不平衡的案例进行分析研究。

2 案例

2.1 机组概况

循环气压缩机由汽轮机驱动，机组额定运行转速为8863 r/min，压缩机上只有一级叶轮，两端支撑轴承为可倾瓦型式。压缩机轴振动报警门限为63.5 μm，联锁停机门限为88.9 μm。

2.2 故障现象

压缩机在运行过程中，各通道振值保持在45 μm以下，幅值略高但总体趋势较为平稳；2019年10月17日04:34:46压缩机4个通道突然出现大幅跳变的现象，4个通道的振值分别从20～65 μm，24～72 μm，28～51 μm，44～40 μm，呈3个通道上涨一个通道下降的现象，整个振动的变化和波动过程持续了大概30秒钟。在此期间机组的转速未做调整，汽轮机的4个通道振值也无明显同步变化。随后机组运行过程中，压缩机各通道振值相对比较稳定，仅随转速调整有同步的变化。压缩机振动变化时刻趋势图见图1。

图1 压缩机振动变化时刻趋势图

2.3 故障分析

在振动发生跳变后，现场人员对仪表进行了检查，通过排查确认仪表系统正常，振动值为机组真实振动情况。

（1）从各通道分频趋势上看，振动通频值的变化主要以1X幅值变化为主，其它频率成分幅值基本未改变，压缩机各通道1X幅值趋势图见图2。

图2 压缩机各通道1X幅值趋势图

（2）在振值变化的同时，1X相位角度也发生了比较大的改变。压缩机各通道1X相位趋势见图3。

图3 压缩机各通道1X相位趋势

（3）波形频谱图中，波形呈标准的等幅正弦波的形态，频谱中主要以工频为主。压缩机波形频谱图见图4。

图4 压缩机波形频谱图

（4）轴心轨迹呈标准的椭圆形态，涡动范围较大，进动方向未改变，轴心轨迹图见图5。

图5 压缩机轴心轨迹图

2.4 诊断结论

从图谱特征上看，压缩机振动突变为典型的转子平衡性突变方面的问题。整个振动发生变化时间持续了30 s左右，判断导致平衡性突变的原因最有可能是异物进入，粘接或堵塞在转子叶轮处，造成转子质量分布改变，出现不平衡类故障。

机组维持运行至10月21日停机，在停机过程中，通过临界转速区间时，压缩机4个通道的临界响应幅值高达310 μm，远远高于启机时的临界响应幅值，由此现象基本可以断定，压缩机转子的平衡性确实发生了较大的变化。压缩机停机过程振动趋势图见图6。

图6 压缩机停机过程振动趋势图

2.5 检修

机组停机后，现场人员对压缩机进行了拆解，发现在压缩机入口过滤器的滤网处有一块较大面积的破损，且破损的碎片进入压缩机后，刚好粘接在叶轮表面，造成转子叶轮质量分布改变，导致不平衡故障的发生。

机组检修后，重新启机运行，压缩机各通道振值保持在25 μm以下，幅值较低，且趋势平稳。

3 结论

通过本案例研究遇到此类故障问题的分析及处理思路，先排查确认仪表系统是否正常，振动值是否是真实振动。查看在线频谱，根据压缩机各通道振幅1X幅值和1X相位角度变化、波形频谱图中工频为主且波形呈标准的等幅正弦波形态、轴心轨迹呈标准的椭圆形态等因素判定压缩机出现不平衡类故障，由于振动突变时间非常短，异物进入造成转子质量分布改变，导致转子不平衡破坏可能性最大。此次故障的诊断思路、诊断步骤、分析方法，对压缩机故障分析处理具有指导意义。