富氮气机组因仪表接线问题导致启机异常故障分析

1.机组信息

该机组由汽轮机+压缩机构成，汽轮机由杭州中能汽轮动力有限公司生产，产品型号：GBH40/01，工作转速 ：8148rpm，运行转速区间：5704rpm~8555rpm，额定功率：4.048MW，进出口压力：8.9MPa/4.7MPa，进 口温度：535℃。压缩机由沈阳透平机械股份有限公司制造，产品型号：3MCL705，额定功率：3.68MW，进出口 压力：0.1MPa/0.496MPa，进口温度：40℃，径向振动报警/联锁值：63.5um/88.9um。具体总貌图如下：

图1 富氮气压缩机组总貌图

2.故障现象

用户该台机组并未在双方服务合同范围内，2024年8月11日用户找到我方商务人员，提出该台机组临时诊断需 求，接到临时诊断申请后，服务人员第一时间就机组问题与用户设备管理人员进行了解。用户反馈该机组在历时11个 月停机后，8月11日13:52、14:08连续两次启机过程，均因压缩机非驱动端两振动通道快速上涨触发联锁停机，振动 幅值最高接近100um。期间汽轮机及压缩机驱动端径向振动表现良好，幅值均在20um以下，各轴承温度表现正常。

了解机组异常信息后，服务人员快速对该异常机组图谱进行查看。由图2可见，机组两次冲转过程，压缩机非 联端振动由20um瞬间升至接近100um，压缩机联端及汽轮机振动表现良好，且停机惰走过程压缩机非联端振动幅 值并未随转速下降同步下降，而是维持高幅值状态，图3可见启机期间汽轮机及压缩机轴位移表现良好。图4为上一 运行周期启机过程压缩机非联端趋势变化，可见整体趋势平稳，临界响应不高。用户反馈停机期间并未对机组进行 检修。

图2 机组各振动测点通频趋势图

图3 机组轴位移趋势图

图4 压缩机非联端振动趋势图（23年8月29日启机）

3.异常分析

查看图5~图6压缩机非联端分频趋势，可见幅值能量主要来自1X，2X幅值同样有30um幅值，比较接近不平衡 故障特征，但一般如此量级不平衡故障特征，在转子两端均会有所表现。除此之外，降速惰走振动幅值无跟随性变 化也为“不平衡”画上问号。

图5 压缩机非联端1X趋势图

图6 压缩机非联端2X趋势图

查看图7~图8两次启机过程压缩机非联端波形频谱图，不同转速下波形频谱图基本一致，波形峰谷值略有不对 称，波谷过渡过程略有受限造成的反向行程，但重复性较好，频率成分以1X为主，2X幅值存在一定占比，与分频 趋势表现一致，除此之外未见其它流体类、油膜类问题造成的低频成分。 

与现场交流了解到机组停机盘车过程压缩机内部未见异响。图9为压缩机支撑轴承轴心轨迹图，联端轴心轨迹 涡动范围不大，水平方向狭长状态，但重复性尚可，非联端轴心轨迹涡动范围非常大，重复性良好，轨迹呈明显扭 曲的“8字形”，且不同转速下涡动轨迹较为一致。

图7 压缩机非联端第一次启机波形频谱图

图8 压缩机非联端第二次启机波形频谱图

图9 压缩机轴心轨迹图

4.初步分析

结合现场反馈的轴承温度、盘车状态、检修情况（停机期间未进行检修）等信息，初步判断转子出现不平衡可 能性较小，不同转速下幅值及波形频谱表现较为接近情况，也不符合动静部件碰磨故障特征，而结合波形频谱图及 轴心轨迹图谱特征表现分析振动幅值高有两种可能性： 

（1）压缩机非联端电涡流位移探头与测振带对应偏斜，实际测量振值可能存在机械偏差，建议现场对电涡流 位移探头安装对正情况、转子轴颈测振带进行检查；

（2）压缩机非联端支撑轴承状态出现异常，如瓦面与转子接触不良、轴承座上下分半有错口、瓦块摆动严重 不良，建议对支撑轴承安装状态进行检查。 

用户当晚对压缩机非联端支撑轴承及转子测振区进行了检查，测振带粗糙度良好，电涡流位移探头对正正常，复 测支撑轴承装配间隙、瓦面接触、瓦块状态等同样未发现异常。

于8月12日用户决定再次启机，12：19左右再次启机过程中压缩机非联端再次触发联锁，幅值表现较前两次更 高，本次振动幅值最高超140um，启机结果看前期分析并未定位问题根源。趋势图、波形频谱图及轴心轨迹图表现 同样与前两次启机极为接近。

图10 压缩机非联端启机趋势图（24年8月12日）

图11 启机过程压缩机非联端波形频谱图

图12 启机过程压缩机轴心轨迹图

5.再次进行分析

第三次启机再次触发联锁后，将分析思路转为可能性更小的方向，如转子测振区出现磁化、长周期停机转子出 现局部弯曲、压缩机转子顶轴油压力异常，但据现场反馈该机组轴承无顶轴油，而转子磁化一般表现为偶数倍频率 成分高，因此着重开始对转子局部弯曲进行分析。

 与此同时用户已开始计划揭盖检查压缩机转子状态。 

压缩机转子如果出现局部弯曲，尤其非联端，那么压缩机轴向振动会较大，轴向振动除转子弯曲时较高外，对 中数据不良时同样较高，除此之外受位移盘安装影响机组轴向振动一般不会过小。 

查看图12~图13压缩机3次启机过程轴向振动数据，发现轴向振动仅15um左右，轴向振动非常小，基本排除 转子弯曲可能，且轴向振动数据过于“完美”，于是查看图14上一运行周期启机过程压缩机轴向振动趋势，可见23 年7月29日启机过程压缩机轴向振动接近100um，与近3次启机非联端两通道振动数值接近，而近3次启机轴向振动 则与图14反映的往期同转速运行时径向振动一致，结合上述信息判断应为仪表探头接线出现错误，于是再次通过电 话及服务群播报方式将后续诊断意见通知用户，用户随即安排人员对仪表探头安装接线情况进行检查。

图13 压缩机启机过程轴向振动趋势（8月11日）

图14 压缩机启机过程轴向振动趋势（8月12日）

图15 压缩机以往启机过程轴向振动趋势图（23年7月29日）

结论验证

后续用户仪表人员对现场压缩机非联端径向及轴向探头进行了检查对调。8月12日15:35再次尝试启机，启机 过程压缩机振动表现良好，幅值整体低于20um，临界响应最高38um，与上一运行周期振动表现基本一致。

图16 仪表检查后再次启机趋势

至此一起因仪表接线错误造成的机组启机一直触发联锁的问题得到解决，正因SG8000系统对历史启停机数据的 完整记录、对机组轴向振动的监测，才能更容易发现不同异常数据间的关联性，本次诊断分析也直接避免了机组因问 题定位错误而造成的过度维修，为用户直接减少了因检修及耽误生产造成的损失，用户对此也给与了高度评价。