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離心壓縮機滑動軸承油膜振蕩故障識別及解決方案
2008-03-25
作者：岳峰杰 中鋁山西分公司
摘 要：中鋁山西分公司氧化鋁分廠離心壓縮機在運行過程多次出現滑動軸承的油膜振蕩故障，單臺設備檢修時間長達5個月，Z后采用錯位瓦等方案成功地解決了這一難題。本文闡述了該機滑動軸承油膜振蕩故障的識別及解決方案，對同類問題的解決提供了參考依據。
關鍵詞：離心壓縮機；滑動軸承；油膜振蕩；錯位瓦
一、故障現象
我公司氧化鋁分廠的單缸雙支撐六級壓縮離心壓縮機，型號為EI3709/0.97，轉子兩側支撐軸承為圓柱瓦軸承，設計工作轉速為8886r/min，轉子臨界轉速為3 010r/min，第二臨界轉速為11200r/min。其中2#，3#，5#壓縮機在運行過程中先后出現振動突然加大，并伴有異常“嗒嗒”聲，具體振動變化數據見圖1、表1（振動方向為垂直徑向）。
我們先后對轉子動平衡、軸系對中性、軸承間隙等10余處影響振動的原因進行檢查、調整，先后試車20余次，均未找到故障原因。
二、故障原因分析
1．在查找故障原因時，發現振動值的變化有一定規律。
(1)振動值與環境溫度的變化存在一定規律，溫度下降，振動值略有升高；反之會下降。分析認為：環境溫度的變化影響潤滑油溫、潤滑油粘度、油膜剛度的變化，從而影響軸承振動值的變化。
(2)振動值大小與聲音的劇烈程度同步：振動大時，聲音劇烈；振動小時，聲音平緩。
(3)其他運行參數變化時，振動值變化較遲鈍，壓縮機在空負荷運行時（吸風閥未打開時）就產生劇烈振動，在吸風、力口壓過程中，振動值基本睡不變，可以排除密封間隙失穩故障。
2.振動頻譜分析。故障特征頻率為48~50Hz，轉子轉動基頻為148.1 Hz，轉子的臨界轉速為50.2Hz，故障特征頻率約為轉子轉動基頻的0.3倍，接近轉子臨界轉速，且峰值超過基頻振動峰值，軸心軌跡擴散不規則，符合油膜振蕩的基本特征。
3.解體檢查。軸瓦烏金表面有明顯的摩擦亮痕，說明轉子有可能除自轉外還存在由渦動引起的公轉現象，這也是滑動軸承油膜渦動、振蕩的基本特征。
根據以上分析，故障原因是軸瓦油膜渦動、振蕩引起。
三、故障解決方案
油膜振蕩是由半速渦動發展而成，即當轉子轉速升至兩倍于臨界轉速時，渦動頻率與轉子固有頻率重合，使轉子一軸承系統發生共振性振蕩而引起，如果能提高轉子的臨界轉速，使其大于0.5倍工作轉速，即可避免發生油膜振蕩，但這顯然無法實現。
只有通過加大軸承的載荷，使軸頸處于較大的偏心率下工作，提高軸瓦穩定性的辦法解決。
1．在振蕩發生時，提高油溫，降低潤滑油的粘度，油溫由35℃提高到42℃。
2．E1370壓縮機轉子支承軸瓦是圓柱瓦，改為橢圓錯位瓦，使軸頸處于較大的偏心率下工作，利用上瓦油壓，使下瓦的載荷加大，從而提高軸瓦的穩定性。具體調整、檢修方案如下（見圖2）。
原圓柱瓦軸瓦頂間隙為0.20mm，側間隙為0.10 mm。
橢圓錯位瓦頂間隙略有減小，為0.17mm，側間隙采用正錯位，即轉子軸順時針旋轉，左側上瓦側間隙為0.15mm，下瓦側間隙為0.11mm；右側上1f50瓦側間隙為0.07mm，下瓦側間隙為0.11mm。
3．調整軸承的相對高度，使壓縮機轉子兩支承瓦中心提高0.10~0.15mm。
四、結束語
用方案2對5#壓縮機，方案3對2#壓縮機兩塊支撐軸瓦進行調整，方案1對3#壓縮機潤滑油壓進行調整，試車均取得成功，振動值均小于0.15mm，運行聲音均勻、清晰，“嗒嗒”聲徹底消失。
參考文獻：
[1]劉士學，方先清．透平壓縮機的強度與振動[M]．機械工業出版社．
[2]聞邦椿，顧家柳等．高等轉子動力學[M]．機械工業出版社．
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