离心式空压机振动故障的分析与处理

首钢京唐公司共有两台制氧空压机，分别为两套空分系统生产各种气体介质提供原料空气。空压机由MANTURBO公司生产，型号及参数如下：型式：单轴，离心式压缩机，型号：RIKT140-1操作介质：空气，额定流量：382900m3/h操作温度：人口：27.6 QC，出口轴功率：29500 kW，额定转速：4398 r/min中间冷却器总耗水量：1750m3/h给出了空压机结构示意图。

从中可以看出空压机有三级叶轮，在一级叶轮和二级叶轮出口左右两侧各垂直安装有两组冷却器。空气由人口导叶进人机体，分别经一级叶轮、一级冷却器、二级叶轮、二级冷却器和三级叶轮后排出。图中为表达清楚将空压机两轴承画在了机体外侧，而实际上轴承和空压机属于一体结构。

2故障经过2空压机于2013年4月24日开始计划检修六天，检修主要内容包括主机各部参数的测量检查与调整、一级冷却器抽芯更换、二级冷却器抽芯清洗、叶轮无损探伤等。4月30日如期进行了试车，达到额定转速后，除空压机驱动端轴瓦振动幅值外，各部位所有参数均正常。空压机驱动端轴瓦振动幅值一直处于6065fxm之间，与预设报警值68fxm仅一步之遥，而这一参数在检修前仅为25fxm，因此认为空压机存在振动故障。

3故障分析与处理3.1准备工作对空压机一直观察运行，将空压机的压力、温度、振动等仪表进行了一次认真细致的检查，确定了各部位显示准确、真实，确保了分析时数据的真实可罪。

3.2现象分析在对各种参数进行跟踪分析时，发现以下现象：（1）在一次冷却塔检修时，冷却水总的供水温度略有升高，2空压机驱动端振动报警，1空压机振动值稳定。

（2）运行时发现在一次空分负荷下降时2机驱动端振动值反而有所升高。

（3）空压机一级左右侧的两组冷却器冷却效果不同。4月份年修时对一级右侧更换了新的冷却器，左侧仍为旧冷却器，目前运行时右侧排气温度比左侧排气温度低10益。

3.3影响因素的分析排除与试验验证结合上述现象以及以往检修经验，对可能造成空压机振动故障的影响因素逐个进行分析验证。3.3.1主机本体各参数的影响空压机振动后，我们首先会想到轴瓦间隙、压紧力、转子跳动值以及轴对中等参数是否符合要求，而通过对当时的检修数据与检修标准再次复核比较后，认为检修过程合理，参数准确，均在标准范围内。

3.3.2水温影响冷却水水温和空压机振动之间是一种间接影响的关系。首先，冷却水温度变化时，会造成润滑油的温度、粘度发生变化，润滑油膜的性质因此而改变，振动情况也随之改变。其次，冷却水温度的变化将导致冷却器排出空气的温度发生变化，这种变化传递到叶轮上即造成转子受力状况发生变化。以下通过三次水温实验以判断水温是否对空压机的振动造成了实质性影响。

（1）5月14日进行了水温试验，冷却水水温升高3.1益，润滑油供油温度升高0.7益，2空压机振动值由63滋m上升到68.3滋m报警，1空压机振动值无变化。

侧冷却器出水温度进行了调节，出水温度相同时，驱动端轴瓦振动并没有变化。

冷却水出口阀门开度进行了调节，使排气温差由10益减小到7.1益，振动值略有降低但不是很明显。由于此时右侧阀门开度已经很小，再调节可能使阀门彻底关闭，因此未能将左右侧排气温差进一步减小。

从以上试验过程可以得知水温的变化确实对空压机振动有影响，但这是一种间接影响。水温的小幅度变化只能引起润滑油温度的微量变化，油膜性质不变，所以空压机振动也不变。因此，只有一种可能，即水温的变化改变了级间冷却器的排气温度，*终表现为空压机振动发生变化。

3.3.3空分负荷影响5月15日就空分负荷变化对2空压机轴瓦振动情况的影响做了实验，结果如下：有变化；19：00负荷由88%调整到100%，至21：00振动没有变化；由此可见，空分负荷对空压机振动没有任何影响。

3.3.4转子动平衡因素转子动平衡是否良好对空压机的振动影响很大，而且在引发各类机械振动故障的原因中也占有绝对高的比例。2空压机在检修前振动情况良好，不存在动平衡问题；检修过程中对转子上的结垢进行了清理，清理工作比较彻底，不存在死角，因此引起动不平衡的可能性非常小，基本可以排除。

3.3.5级间排气温度不均衡为了消除2空压机一级冷却器排气温度不均衡，6月17日对一级左侧更换了全新的冷却器。开机后一级两组冷却器排气温度分别为25.1益和25.8益，温差缩小到了1益；驱动端轴瓦振动值也大幅度降低到了29.19滋m，振动故障终于得以解决。

3.4原因分析通过对各种因素的理论分析、试验验证，结果清晰明了：造成2空压机驱动端振动高的根本原因在于一级两组冷却器换热效率不同，排出的气体温差较大。而此温差对空压机振动的作用机理可以从两个方面进行解释。一是对于这种轴承和机体属于一体结构形式的空压机而言，较大的温差引起轴承体和机壳两侧热变形不均匀，从而造成轴瓦间隙和转子与机壳的动静间隙发生了改变。另一方面，温度不同，空气密度必然不同。温度高的一侧气体密度小，流量大；温度低的一侧气体密度高，流量小。经粗略估算，两侧流量相差达7000m3/h，如此大的流量差在进人下级叶轮后必然会在叶轮上形成一个附加力偶，引起转子动不平衡。

4结语（1）影响空压机振动的因素错综复杂，因此要注重综合分析，关注各类设备参数的变化，关联参数，尽早发现问题，防止事态恶化。

对于冷却器左右垂直（下转第44页）冶金动力冶渣水的流量自动调节商品热水的流量，因此通过控制引人换热器的冲渣水量来控制加热自来水的流量，当商品热水需求量较多时，相应增加冲渣水提升栗的流量，当商品热水需求量较少时，用于加热的冲渣水用量也相应减少，多余的冲渣水依旧送人冷却塔进行冷却。

2.3改造情况本工程由热水公司投资建设并负责商品热水外运和销售，我方根据现场布置提供自来水和用电点，并按照销售热水的数量收取热能使用费。本次改造新增三台冲渣水提升栗分别把冲渣水送人三套智能换热器，增设蒸汽加热器把商品热水加热至用户要求的温度，增设储水罐抽水栗把热水打人汽车外运至用户点，此外还配置相关计量表计用于商品热水和蒸汽流量、温度的测量。

由于冲渣水具有一定的腐蚀性且受阶段性冲渣的影响，因此换热器和提升水栗均采用不镑钢材质，换热器设计为畅通低流速运行方式。商品热水的温度根据不同用户需求有一定的差异，因此采用人工控制，夏天自来水温度较高且需求量较少，水温能够达到70益左右，基本满足用户需求，无须进行蒸气加热；考虑商品热水的市场需求，目前配置冲渣水提升栗和换热器能力有限，冬季自来水温度低且需求量较大的情况下，需要利用部分蒸气进行热水的再加热，当用户需求稳定后再根据情况增设提升栗和换热器的能力。本系统保留冷却塔系统用于剩余冲渣水的冷却。

（上接第42页）安装形式的空压机，级间左右冷却器排气温度不均衡时会造成空压机严重振动，这一点目前尚未发现有人提及，应引起高度重视。为了使空压机处于良好的运行工况，建议将级间排气温差控制在1 3运行效果及效益分析经过项目双方的相互配合，冲渣水加热热水项目于本年初建成并投产运行。根据近半年的运行情况，整个系统运行平稳，换热器达到设计的换热效率，没有出现影响高炉冲渣的故障现象。根据运行数据统计，1~5月份累计生产商品热水72884t，水温平均温升50益，累计回收热量为：72884x50x4.18=15233GJ，折合标煤：520t.收取热能使用费22万元，达到了较好的经济效益，真正实现了减排增效的目的。系统虽然增加的提升栗和抽水栗的电力消耗，但冷却水量减少后冷却塔的用电量也有一定的下降，基本没有新增用电量。

采用冲渣水余热利用，也取得了较好的环境效益。首先，减少了冷却塔的冷却水量，减少漂水和排污水量，降低高炉炼铁工艺水耗，节约了水资源；其次，通过热量回收，改善了高炉区域的环境状况，减少冲渣水的热污染，可以有效减少厂区的热岛效应。

王笏曹。钢铁工业给水排水设计手册。北京：冶金工业出版社，王海风，张春霞，齐渊洪。高炉渣处理和热能回收的现状及发展方向。中国冶金，2007.6.臧传宝。高炉冲渣水余热采暖的应用。山东冶金，2003.01.工作。

益范围内。

能源设备管理工作。