案例
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1.机组信息
该机组由汽轮机驱动空压机及增压机，设备型号为MAC180+SVK50-4H。汽轮机额定转速为3350r/min，增 压机一二级转速为11075r/min，增压机三四级转速为12620r/min。增压机进口压力为0.48MPa，出口压力为 4.8MPa。增压机输入轴推力瓦及径向瓦形式为整体瓦，材料为42CrMo，乌金材料为ZSnSb11Cu6。其中，增压机 主齿轮高报83μm，高高报156μm。
图1 机组轴系图
增压机共有四级平行齿轮轴，其结构如下图，其中1是输入轴齿轮，2是中间轴大齿轮，3是三、四级叶轮轴，4 是一、二级叶轮轴。
图2 增压机现场安装照片
2.机组异常现象
机组于2024年6月16日停机检修，检修期间现场对增压机整体进行了更换，并于2024年6月26日重新启机。刚 开始启机运行时，驱动齿轮轴两端四个通道振动值均低于25μm，且整体趋势平稳。
但机组运行至2024年7月7日，增压机驱动齿轮轴靠汽轮机侧两通道振动突然出现2-3μm下降，与此同时，驱动 齿轮非联端出现2-10μm同步上涨，整个上涨下降过程在1S之内，幅值上涨后振动趋势重新趋于平稳。 但在后续运行过程中，增压机驱动齿轮轴四通道又分别在7月10日-7月17日期间出现了6次不同程度的上涨和下 降，其中驱动齿轮非联端Y通道振动值在7月16日最高波动到48μm。
图3 驱动齿轮趋势图（6月26日-7月28日）
3.分析过程
经查看各通道GAP电压趋势及波形频谱图，首先判断增压机驱动齿轮出现的振动上涨及波动现象为机组真实表现。
在6月26日-7月28日监测区间内，主齿轮非联端Y通道振动幅值由最初的4μm左右在7月8日上涨至14μm，7 月10日上涨至20μm，7月11日上涨至30μm，7月14日上涨至40μm，7月16日又下降至22μm。进一步查看状态 监测图谱，在振动各个分频趋势中，主要的变化频率和成分为1倍频为主，上涨幅度与通频值接近，其它频率成分 变化很小。每次振动趋势变化过程时间很短，大概在1秒内。
在1倍频相位趋势图中，该时间段增压机输入轴主齿轮各通道1倍频相位角度值也发生了同步改变，其中1倍频 相位角度变化最大的达到了300°左右，变化量最小的通道也接近50°。
图4 主齿轮1倍频幅值及相位同步对比趋势图（6月26日-7月28日）
表1主齿轮振动变化期间1倍频幅值和1倍频相位
结合振动相关图谱特征，初步分析导致驱动轴振动异常上涨的原因为转子的平衡性发生了突变。根据转子结构 特点，推测驱动轴转子可能出现齿轮损伤或转子其它零部件脱落等情况。针对该增压机输入轴主齿轮出现的振动上 涨现象，因思云远程服务工程师第一时间为用户做异常预警，并展开分析。
虽然振动趋势连续上涨下降，但整体振动值还尚未达到83μm报警值，同时受到生产需求影响，现场并未进行 停机处理。
机组运行至7月29日再次出现连续上涨，上涨持续到8月6日开始持续下降。
其中7月29日在振动幅值出现跳变上涨时刻，其时域波形图中出现了波形幅值瞬间放大的现象，此表征在瞬时 转子平衡性发生了突变。
图5 主齿轮趋势图7月16日-9月4日
图6 主齿轮非联端Y通道7月29日跳变时刻波形频谱图
4.分析结论
分析该增压机驱动轴转子出现了平衡性突变类故障，导致此问题的原因可能为齿轮断裂、转子出现裂纹类故 障。结合转子结构分析，推测齿轮断裂的可能性更大些。
鉴于振动多次出现跳变趋势，强烈建议用户对机组进行停机检修检查。经与用户电话沟通和会议讨论后，用 户最终决定停机检查。
5.故障验证
机组运行至9月4日8时左右机组停机，用户随即对增压机进行拆解检查。拆解后发现增压机驱动轴主齿轮多 处表面断裂。验证了我们最初的诊断结论。
图7 拆解后增压机主齿轮图片
本次检修，现场更换了增压机驱动轴备件转子，2024年9月24日重新运行后，增压机各通道振动趋势重新趋 于平稳。
图8 增压机输入轴9月24日重新启机后趋势图
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