循环气压缩机K4003轴承振动原因分析与故障处理

1、1张张 峰峰 中原石油化工有限责任公司聚乙烯车间中原石油化工有限责任公司聚乙烯车间2 K-4003循环气压缩机是中原乙烯全密度聚循环气压缩机是中原乙烯全密度聚乙烯装置的心脏设备。乙烯装置的心脏设备。K-4003停车则聚合反应必停车则聚合反应必需停车，使装置无法进行生产。需停车，使装置无法进行生产。 2002年年10月月11日日至至11月月10日，聚乙烯车间循环气压缩机日，聚乙烯车间循环气压缩机K4003由由于工艺原因停车，于工艺原因停车，11月月18日启动后，压缩机的轴日启动后，压缩机的轴振动一直在报警值振动一直在报警值0.075左右波动。进入左右波动。进入2003年春季后，随气温逐渐升高，年

2、春季后，随气温逐渐升高，K4003的轴振动明的轴振动明显加大，最大瞬时值高达显加大，最大瞬时值高达0.115mm。（。（联锁停车联锁停车值由值由0.100mm改为改为0.110mm） ，轴振动持续的升，轴振动持续的升高，严重威胁着设备的安全运行。高，严重威胁着设备的安全运行。 在此主要对在此主要对K-4003压缩机振动原因及故障处压缩机振动原因及故障处理方法进行探讨和总结，为以后出现类似故障时理方法进行探讨和总结，为以后出现类似故障时提出有效的解决方案。提出有效的解决方案。 342 2、设备简介、设备简介 循环气压缩机循环气压缩机K-4003是由意大利是由意大利N.PIGNONE(新比隆公司新

3、比隆公司)生产的一种生产的一种垂直剖分式单级恒速离心式压缩机，型垂直剖分式单级恒速离心式压缩机，型号为号为SRL801。循环气体的循环流量由循环气体的循环流量由压缩机入口的导向叶片控制。压缩机的压缩机入口的导向叶片控制。压缩机的密封系统包括叶轮迷宫密封、干气密封、密封系统包括叶轮迷宫密封、干气密封、密封气吹扫系统，迷宫密封的吹扫系统、密封气吹扫系统，迷宫密封的吹扫系统、压缩机导向叶片吹扫系统和压缩机的压缩机导向叶片吹扫系统和压缩机的N2缓冲气系统缓冲气系统。52.1压缩机技术数据压缩机技术数据(设计数据设计数据):三种工况三种工况流量流量m3/h吸入吸入温度温度吸入吸入压力压力MpaG排出排出

4、压力压力MpaG电机电机功率功率kW转速转速r/min振动振动报警报警值值mm振动振动联锁联锁值值mm3434487.22.5032.678300029800.0750.1003430887.12.5042.654343441062.5052.66562.2K-4003循环气压缩机装配图循环气压缩机装配图 1径向轴承； 2. 止推轴承； 3.径向轴承； 4.测振探头（3A/3B点）；5.轴承箱； 6.主轴； 7.测振探头（4A/4B点）；8.干气密封；9.迷宫密封； 10.叶轮迷宫密封环 11. 后端盖迷宫密封环； 12.后端盖; 13.导流筒；14.导向叶片 15.叶轮； 16.隔板73.1

5、 可引起振动的可能因可引起振动的可能因 素：（1）基础松动；）基础松动；（2）管道外力，发生共振；）管道外力，发生共振；（3）压缩机喘振；）压缩机喘振；（4）轴承润滑不良，轴承磨损；）轴承润滑不良，轴承磨损；（5）油膜涡动；）油膜涡动；（6）转子对中不良；）转子对中不良；（7）轴弯曲或转子不平衡；）轴弯曲或转子不平衡；（8）压缩机干气密封故障；）压缩机干气密封故障； ( 9) 机器内件摩擦机器内件摩擦（10 ）仪表误报警。）仪表误报警。 3、K4003轴承振动原因分析与处理措施轴承振动原因分析与处理措施 83.2 经检测和分析可以直接排除的因素：经检测和分析可以直接排除的因素：1、压缩机和电机

6、基础松动；、压缩机和电机基础松动；2、压缩机喘振压缩机喘振 ；3、因轴承润滑不良导致轴承磨损产生振动；因轴承润滑不良导致轴承磨损产生振动；4、干气密封损坏导致的轴承振动；干气密封损坏导致的轴承振动；5、仪表误报。、仪表误报。9 K-4003K-4003轴振动增加后，我轴振动增加后，我们使用振动分析仪对压缩机振们使用振动分析仪对压缩机振动数据进行采集。使用动数据进行采集。使用MAS振振动软件进行频谱分析，通过对动软件进行频谱分析，通过对采集数据的分析，可以加快我采集数据的分析，可以加快我们对振动原因的判断。们对振动原因的判断。 10使用振动分析仪对压缩机振动数据进行采集的结果：使用振动分析仪对压

7、缩机振动数据进行采集的结果：测点时间测点时间电机驱动端电机驱动端轴承轴承mm电机非驱动电机非驱动端轴承端轴承mm压缩机驱动压缩机驱动端轴承端轴承mm压缩机非驱压缩机非驱动端轴承动端轴承mm2A2B1A1B3A3B4A4B2002.10.19 9:000.0280.0320.0250.0280.0730.0580.0640.0592002.10.21 12:000.0220.0320.0270.0260.0760.0620.0640.0622003.1.15 9:000.0270.0300.0320.0310.0780.0650.0650.0632003.2.8 9:000.0310.0290.

8、0330.0280.0760.0570.0720.0632003.3.13 8:000.0250.0260.0360.0300.0810.0600.0880.0712003.4.2 8:050.0290.0340.0290.0270.0860.0700.0950.0761112振动故障原因振动故障原因振动频率特征振动频率特征转子不平衡转子不平衡1x转子热弯曲转子热弯曲1x机组不对中机组不对中1x有，但有，但2x振幅较大，为特征频率振幅较大，为特征频率机器松动机器松动1/2x，1/3x，1x，1.5x，2x，2.5x，3x都有都有油膜涡动油膜涡动(0.4-0.49)x油膜振荡油膜振荡等于低阶固有

9、频率等于低阶固有频率转子与静止件磨擦转子与静止件磨擦轴向，径向应区分，高频多，波形变化大轴向，径向应区分，高频多，波形变化大 失稳前小于低阶固有频率，失稳后等于低阶失稳前小于低阶固有频率，失稳后等于低阶 固有频率固有频率轴承磨损轴承磨损0.5x，1x, 2x为主，为主，2x以上也有以上也有13141 1、 压缩机振动振幅主要出现在一倍频压缩机振动振幅主要出现在一倍频处，因此可以排除转子由于不对中及处，因此可以排除转子由于不对中及油膜涡动引起的振动。油膜涡动引起的振动。 2 2、 振动波形较好，高频振幅几乎没有，因振动波形较好，高频振幅几乎没有，因此也可以排除转子与静止件发生较大磨此也可以排除转

10、子与静止件发生较大磨损的故障。损的故障。 3 3、 未出现较多的未出现较多的1/2x，2x,3x或更高的频或更高的频率振幅，说明转子系统未出现松动的率振幅，说明转子系统未出现松动的现象。现象。 154 4、 压缩机轴向振动较小，振动主要集中在压缩机轴向振动较小，振动主要集中在径向垂直和水平位置径向垂直和水平位置 ，是转子不平衡产，是转子不平衡产生振动的一个特征。这是因为转子由于生振动的一个特征。这是因为转子由于腐蚀，磨损，结垢，零部件脱落等原因腐蚀，磨损，结垢，零部件脱落等原因具有偏心质量，在高速旋转时会产生偏具有偏心质量，在高速旋转时会产生偏心惯量，引发转子失衡，振动主要表现心惯量，引发转子

11、失衡，振动主要表现在径向位置。在径向位置。 5 5、 如果压缩机轴承故障，径向垂直和水平位如果压缩机轴承故障，径向垂直和水平位置的振动也会增大。置的振动也会增大。 16 因此振动可能源于转子不平衡，因此振动可能源于转子不平衡，转子热弯曲及轴承故障。可能是这些转子热弯曲及轴承故障。可能是这些原因中的一个，也可能是几个原因综原因中的一个，也可能是几个原因综合作用的结果。合作用的结果。 173.4 采取的减缓采取的减缓K4003压缩机压缩机轴振上升过快的措施：轴振上升过快的措施：181 1、确保工艺操作平稳，严格控制反应器压力、流确保工艺操作平稳，严格控制反应器压力、流化气速和反应器组分。化气速和反

12、应器组分。2、适当降低润滑油温度。适当降低润滑油温度。3 3、向润滑油中加入抗磨添加剂向润滑油中加入抗磨添加剂 ，以增加，以增加轴承的轴承的承载能力和耐磨性。承载能力和耐磨性。 4 4、向向TERESSO 46润滑油加入润滑油加入TERESSO 150润滑润滑油，以提高油膜的承载能力，减少由于振动产生油，以提高油膜的承载能力，减少由于振动产生的油膜涡动的油膜涡动。 5 5、在压缩机本体外部增加了喷淋装置给压缩机降温。在压缩机本体外部增加了喷淋装置给压缩机降温。 193.5 3.5 加强对压缩机振动的巡检监控，防范突加强对压缩机振动的巡检监控，防范突 发压缩机故障发压缩机故障 ：1、 K4003

13、特护人员应每日监控压缩机轴瓦特护人员应每日监控压缩机轴瓦的振动，轴瓦温度的变化，油温的变的振动，轴瓦温度的变化，油温的变化，机械密封各级排放压力的变化。化，机械密封各级排放压力的变化。2 2、 仪表人员应每星期至少吹表一次，保证仪表人员应每星期至少吹表一次，保证仪表可靠性。仪表可靠性。 3 3、 为防止为防止K-4003K-4003突然停车，摘除压缩机一突然停车，摘除压缩机一次排放压力联锁，保留报警，一旦出现次排放压力联锁，保留报警，一旦出现报警，立即控制停车报警，立即控制停车 。20 2003 2003年年4 4月，月， K4003轴振动轴振动4A小小时平均值已达时平均值已达101um，最高

14、峰值已达最高峰值已达115um。（。（联锁停车值联锁停车值0.1000.100mmmm）公公司决定按原计划停车检修。司决定按原计划停车检修。 213.6 检修情况：检修情况： 压缩机解体后，叶轮流道聚合物结垢较严重，压缩机解体后，叶轮流道聚合物结垢较严重，分布十分不均匀，有一处流道堵约分布十分不均匀，有一处流道堵约1/5，是造成转，是造成转子动不平衡的主要原因；叶轮上的迷宫环道及壳子动不平衡的主要原因；叶轮上的迷宫环道及壳体迷宫密封环磨损程度较重，和压缩机运行后期体迷宫密封环磨损程度较重，和压缩机运行后期轴振高密切相关，迷宫密封吹扫叶轮的孔有轴振高密切相关，迷宫密封吹扫叶轮的孔有2/3被被粉料堵死；蜗壳流道聚合物结垢硬且均匀，粉料堵死；蜗壳流道聚合物结垢硬且均匀，2mm左右；壳体迷宫密封环由于检修时间紧未更换。左右；壳体迷宫密封环由于检修时间紧未更换。压缩机径向轴瓦的五个瓦块中，底部轴瓦磨损相压缩机径向轴瓦的五个瓦块中，底部轴瓦磨损相对较严重，侧面轴瓦磨损相对较轻。推力轴瓦两对较严重，侧面轴瓦磨损相对较轻。推力轴瓦两组组12个瓦块中，工作面磨损较严重，且有圆周向个瓦块中，工作面磨损较严重，且有圆周向约约0.2-0.3mm划痕多道。划痕多道。 22 压缩机长时间振动运行对干气密封的压缩机长时间振动运行对干气密封的影响非常