状态检测、故障诊断技术在离心压缩机上的应用

1、状态检测、故障诊断技术在离心压缩机上的应用原作者：蔡广斌温宾江出处：【关键词词】离心心式压缩缩机,振振动,故故障诊断断【论文摘摘要】旋旋转机械械故障诊诊断技术术在发电电、化工工行业等等大型透透平，离离心机组组上的应应用日益益广泛。介绍了了大庆天天然气公公司从美美国DRRSSEER-RRANDD公司引引进的DD10RR9B离离心压缩缩机应用用振动检检测，故故障诊断断技术，分析、判断、处理的的轴振动动超高的的问题及及收到的的良好效效果。Application of Condition Detecting and Trouble Diagnosis Technology on Centrifugal

2、 CompressorAbsttracctSPPAN claass=zyee sttylee=FFONTT-SIIZE: 100ptApppliicattionn off rootarry mmechhaniism trooublle ddiaggnossis tecchnoologgy oon LLargge tturbbin andd ceentrrifuugall unnit useed iin ppoweer sstattionn annd cchemmicaal iinduustrry iis ggetttingg exxtennsivve dday by dayy.Daa Qiin

3、g Natturaal GGas Commpanny iimpoorteed DD10RR9B Cenntriifuggal commpreessoor ffromm Ammeriicann DRRSSEER-RRANDD Coompaany is inttrodduceed.PProbblemms oof eexceeediing vibbrattionn liimitt off shhaftt arre aanallyzeed,jjudgged andd trreatted by usiing vibbrattionn deetecctioon aand trooublle ddiaggn

4、ossis tecchnoologgy,aand goood eeffeect is obttainned.Keyy woordssSPAAN cclasss=ggje styyle=FOONT-SIZZE: 10pptCenntriifuggal commpreessoorVVibrratiionTrooublle ddiaggnossisD110R99B离心心压缩机机是大庆庆天然气气公司喇喇二压气气站浅冷冷装置从从美国DDRSSSER-RANND公司司引进的的。19998年年10月月2日投投运时，轴振动动在允许许范围之之内。运运行522天后，压缩机机的驱动动端轴振振动报警警，VTT-700

5、1Y在在53m左右右，之后后此状态态没有改改善。119999年6月月20日日开始，VT-7011Y达到到60m，轴轴振动加加剧，影影响正常常生产。该机组组每天处处理天然然气400万m33，每天天产值330万元元左右。而且该该机组采采用的是是90年年代先进进设计、制造技技术。为为了避免免事故扩扩大，需需尽快查查明振动动值高的的原因，采取有有效的处处理措施施，把损损失降到到最小。我们组组织有关关人员对对该机组组及相关关系统实实施振动动检测、诊断故故障，确确定处理理方案。DD10RR9B离离心压缩缩机主要要设计参参数：天然然气处理理量：440万mm3/dd驱驱动电机机额定功功率：225500kW工作

6、作转速1127118r/minn；最高工工作压力力：1.5MPPa轴振动动VT：报警值值53m，停停车值663mm一、离心心压缩机机振动原原因与分分析1.转子子不平衡衡转转子不平平衡的主主要原因因有转子子初始动动平衡精精度低、叶轮流流道不均均匀结垢垢、部件件松动、转子弯弯曲等。该该压缩机机投运112000小时以以后出现现轴振动动值高报报警，故故可排除除转子的的动平衡衡精度影影响。但但叶轮流流道不均均匀结垢垢可能性性较大，因湿气气进入压压缩机腔腔内会产产生结碳碳。装于于转子上上的部件件松动、转子微微弯曲也也是有可可能的。转转子不平平衡的振振动频率率为一倍倍频的几几率为990%，二倍频频出现几几率

7、为55%，其其它高频频出现几几率为55%。附附表如下下：表1转转子不平平衡故障障的振动动特性项目目性质质振动方向向振动频频率相位振振幅幅以径向为为主以旋旋转频率率为主要要频率成成分与旋旋转标记记经常保保持一定定角度(同步)随着转转速升高高，振幅幅增长得得很快，转速降降低时，振幅可可趋近于于零2.联轴轴器不对对中压缩机机与增速速箱高速速轴不对对中，转转子径向向振动以以二倍频频为主。不对中中越严重重，二倍倍频所占占比例越越大，且且振动随随负荷增增加而增增加。这这主要发发生在联联轴器附附近的两两个轴承承上。联联轴器不不对中时时，轴向向振动较较大，振振动的频频率为一一倍频，振动幅幅值和相相位稳定定。不

8、同同轴严重重时(包包括轴承承不对中中)，会会产生高高次谐波波，振动动不稳定定。表2联联轴器不不对中故故障的振振动特性性项目目性质质振动方向向振动频频率相位振振幅幅易发生轴轴向振动动，如发发生轴向向振动在在径向振振动的550%以以上，则则存在不不同轴不不同轴不不严重时时，以一一倍频为为主，不不同轴剧剧烈时，则发生生二倍频频、三倍倍频等高高次频与与旋转标标记经常常保持一一定角度度(同步步)振幅幅与转速速的关系系不大。随负荷荷增加而而增加联轴轴器不对对中与转转子不平平衡引起起轴振动动值高，仅从振振动频率率判断，有时难难以区分分。两者者重要区区别是振振幅随转转速的变变化特性性，转子子不平衡衡故障，振幅

9、随随转速的的升高增增大得很很快，而而对于联联轴器不不对中故故障，振振幅基本本稳定，与转速速没有太太大的关关系，而而且其二二倍频幅幅值较大大。3.轴承间间隙过大大轴轴承间隙隙过大，也会引引起轴振振动高，我公司司喇一1150#BCLL6077压缩机机19997年轴轴振动一一度超高高。在排排除其它它原因后后，检查查驱动端端轴承发发现间隙隙超过正正常值近近一倍，更换轴轴承使其其与轴配配合间隙隙在允许许范围内内，其轴轴振动值值为正常常。D100R9BB压缩机机轴承润润滑油压压力、温温度、回回油量正正常，轴轴承配合合间隙不不会有问问题。44.轴承承压盖松松动此种情情况一般般轴承盖盖上振动动值较大大，振动动

10、频率一一般为11/2倍倍频频率率。由于于D100R9BB压缩机机特殊的的结构，该机不不会发生生此种情情况。55.转子子有微裂裂纹由于长长时间运运转，转转子可能能产生疲疲劳微裂裂纹。此此时，轴轴振动表表现轴向向振幅很很高，径径向振动动频率为为倍频频频率，或或有23倍频频分量。机组运运行时间间短，可可以排除除。6.气流产产生旋转转脱离和和喘振离心心压缩机机在设计计工作转转速运行行时，当当进气流流量降到到设计正正常工作作区域边边界之外外时，气气流会在在叶轮流流道或扩扩压器流流道中产产生旋转转脱离，气流旋旋转脱离离严重到到使压缩缩机的排排气压力力低于系系统压力力时，即即发生喘喘振。其其它情况况如系统统

11、压力突突然升高高、进气气温度突突然升高高等情况况及操作作失误也也会发生生喘振，此时，转子振振动加剧剧，压比比、流量量大范围围波动，压缩机机振动十十分强烈烈。振动动频率一一般是低低频振动动。D100R9BB压缩机机轴振动动振幅和和速度在在负荷平平稳时仍仍然较高高，而且且工艺工工况平稳稳正常，压缩机机不会发发生喘振振。基于以以上分析析，对DD10RR9B压压缩机及及其相关关系统运运行作振振动检测测、诊断断分析，确定故故障原因因。 二、状态态检测、故障诊诊断使用用的方法法哈尔尔滨工业业大学振振动工程程研究中中心、大大庆石化化总厂设设备研究究室、大大庆石油油学院振振动检测测室、大大庆天然然气公司司机修

12、厂厂技术部部等四家家振动检检测单位位分别采采取如下下具体测测振方法法。哈工大大与石化化总厂，利用DD10RR9B压压缩机自自身的涡涡流式位位移传感感器，将将该传感感器电信信号直接接接至测测振仪器器，测量量系统框框图如下下：大庆石油油学院振振动测量量系统框框图如下下/P天然气公公司机修修厂振动动测量系系统框图图如下/P三、振动动频谱比比较及分分析以下下对测振振频谱进进行比较较分析。DD10RR9B压压缩机工工作转速速，1227188r/mminD110R99B压缩缩机倍频频，2111.99Hz(12.75kkCPMM)以上频频谱图中中，图11是该机机启动时时刻采集集的(119999年7月月3日1

13、14时440分)。图22是该机机运行227分钟钟后采集集的(119999年7月月3日115时77分)。从两图图中均可可以看出出振动信信号，一一倍频分分量是最最主要成成分，并并存在三三分之一一和三分分之二倍倍频分量量，而且且启动时时刻与正正常运行行振动幅幅值相差差5mm左右，说明振振幅随转转速升高高而增大大。根据据该机振振动发展展过程及及频谱图图分析可可以判断断导致该该机轴振振动超高高和波动动的主要要原因是是转子弯弯曲度超超标或转转子不平平衡所致致。1.哈工工大与石石化总厂厂测振频频谱及分分析频率kCCPM12.77525.5503.7552.8554.0551.3559.15551.115振幅

14、mm.2200E+22.3000E+11.1000E+11.1000E+11.1000E+11.0000E+11.0000E+11.0000E+11频率kCCPM8.85516.6652.4005.5552.8554.8007.5005.100振幅mm.0000E+11.0000E+11.0000E+11.0000E+11.0000E+11.0000E+11.0000E+11.0000E+11Overralll:.2230EE+2m注：所测振振幅为半半波振幅幅(0-PEAAK)图1喇喇二压气气站1#D100R9BB压缩机机振动频频谱(YY：466m)图注：kCPPM为每每分钟千千赫兹频率kCC

15、PM12.77525.5503.9009.00016.66551.00027.00021.775振幅mm.2433E+22.3200E+11.2500E+11.2000E+11.8000E+00.3000E+00.2000E+00.2000E+00频率kCCPM29.44034.5503.1551.0552.8557.6559.7552.255振幅mm.2000E+00.1000E+00.1000E+00.1000E+00.1000E+00.1000E+00.1000E+00.1000E+00Overralll:.2250EE+2m注：所测振振幅为半半波振幅幅(0-PEAAK)图2喇喇二压气气

16、站1#D100R9BB压缩机机振动频频谱(YY：511m)图注：kCPPM为每每分钟千千赫兹2.天然气气公司机机修厂测测振频谱谱及分析析图3喇喇二压气气站1#压缩机机测振频频谱(YY：0.64mmm/ss)频率Hzz212.764.115.6425.324.8811.3349.55速度mmm/s0.64410.16630.03380.80000.04400.02260.0226Overralll:0.7077mm/s从天天然气机机修厂的的测振频频谱中可可以看出出(19999年年7月33日144时511分测)，径向向(Y)向轴振振动一倍倍频分量量是主要要的成分分，也存存在一定定的三分分之一倍倍频

17、分量量。三分分之一倍倍频分量量主要是是压缩机机刚运转转时工况况不稳造造成的。二倍频频分量在在频谱图图中也有有所体现现。二倍倍频分量量说明有有50%是联轴轴器不对对中所致致，但由由于二倍倍频很小小，不是是主要成成分，因因此，联联轴器不不对中的的可能性性不大。压缩机机振动在在一倍频频分量占占主要成成分，由由此可以以判断：1.转转子不平平衡；22.转子子弯曲或或叶轮等等部件松松动。这这是导致致该机轴轴振动超超高的主主要原因因。综上所所述，四四家振动动状态检检测的图图谱及数数据是一一致的，分析诊诊断依据据是充分分的，判判断故障障：一是是转子动动不平衡衡。二是是叶轮流流道不均均匀积碳碳结垢。四、故障障的

18、处理理及效果果根据据以上检检测、分分析、判判断，必必须对该该机解体体，检查查或检修修转子。为此，在制定定出解体体检查方方案后，组织有有关人员员对压缩缩机解体体检查，将转子子抽出，做动平平衡检验验及弯曲曲度检查查。检查查结果如如下：1.动平衡衡精度低低于国家家规定的的G2.5级。22.驱动动端前两两级叶轮轮流道有有积碳夹夹裹的金金属丝网网，总重重约3115g。33.转子子驱动端端径向轴轴承轴端迷迷宫密封封段径向向跳动00.022700.033mm。这这与测振振频谱分分析基本本一致。确定该该不平衡衡的转子子送风机机制造厂厂维修。将备用用转子换换上。压压缩机轴轴振动VVT-7701YY在100m左左右，其其它各项项机械运运行参数数均为正正常。新新转子运运行后机机修厂测测振图谱谱如图44。图4天天然气公公司机修修厂测振振波谱(Y：00.2110mmm/s)频率Hzz25.00212.73.800425.063.8855.6621.99速度mmm/s0.09920.09940.05530.01150.01120.01110.0114Overralll:0.2755mm/s从119999年8月月5日测测得的新新转子振振动频谱谱可以看看出，一一倍频处处振动速速度值由由原转子子的0.6411mm/s降为为0.0094mmm/ss。五、小结结1.对于大大型的高高速旋转转离心压压缩机，采用状状