案例
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1.机组信息
该空气压缩机组汽轮机型号为EHNKS50/60,额定转速为5369r/min,进汽压力为9.7Mpa,排汽压力为 0.02Mpa,其振动报警门限50μm,联锁停机门限75μm。增压机型号为RG40-5,增压机输入转速为5369r/min,进 口压力为0.471 Mpa,其振动报警门限32μm,联锁停机门限42μm。

图1 空气压缩机组总貌图
2.机组异常现象
该机组在之前长周期运行过程中,各设备运行状态均较为平稳,振动、轴承温度等监测参数均未见明显振动异 常,于2024年8月2日开始停机检修。

图2 汽轮机 振动趋势图(停机前)

图3 增压机输入轴 振动趋势图(停机前)
机组检修完成后于2024年9月10日准备重新启机运行。启机过程中,前两次均因汽轮机与增压机输入轴同时出 现振动异常,导致机组无法正常启机运行。

图4 汽轮机 启机时振动趋势图(前两次)

图5 增压机输入轴 启机时振动趋势图(前两次)
3.故障分析及结论
以第一次启机图谱特征为例,机组启机运行出现的故障特征频率较为特殊为0.84~0.88X,且同时作用在了汽 轮机与增压机输入轴的8个振动通道上,其余各振动通道未见明显振动异常。结合其他相关数据观察,每次出现的 诡频振动均在3600rpm左右,但降速时频率消失确是在2600rpm左右。


图6 汽轮机 启机时1X振动趋势图(第一次)


图7 汽轮机 波形频谱图(振动波动前后对比)


图8 增压机输入轴 启机时1X振动趋势图(第一次)


图9 增压机输入轴 波形频谱图(振动波动前后对比)

图10 增压机输入轴 振动与转速对比图
用户现场还反馈了工艺相关数据,未见明显异常。结合经验也是对于检修情况进行了了解,本次机组检修过程 中,将联轴器进行了国产化,联轴器护罩一并更换了。

分析结论:
在发现了此问题后第一时间,联系了用户建议用户,根据汽轮机本身特性,建议用户建检查膨胀相关,如猫 爪、滑键、螺栓垫片是否有涨死的情况,检查疏水等,用户反馈新更换的联轴器护罩膨胀量较大,与汽轮机两端 存在顶死的现象,怀疑此问题就是造成振动升高的原因,用户决定进行加工后再次启机运行,结果第二次启机依 然出现了同样的问题。
结合监测图谱特征及以往经验,分析由于振动是同时作用在汽轮机与增压机输入轴上的,判断是同时会影响两 侧设备的部件,因此就还是聚焦在了联轴器上,但是是联轴器存在什么故障呢?
根据故障特征频率,频率为0.84~0.88X,微小于1X,怀疑联轴器上存在着微弱于1X的振动,判断联轴器中间 节中存有异物,对于以上分析用户虽然还有质疑,但是在没有其他分析建议的情况下也是进行了检查,结果发现在 联轴器中间节中存有大量润滑油。
润滑油在机组静止或低速运行时未对振动造成影响,但随着转速提高润滑油就在中间节中进行流动,但流动的 速度总是达不到当前转速,因此在0.84~0.88X上显现。

图11 汽轮机与增压机输入轴联轴器

图12 汽轮机 通频趋势图

图13 增压机输入轴 通频趋势图
联轴器在整套压缩机中是起到一个传递扭矩的小部件,可是就是这个小部件,往往就会引起机组的振动故障。
联轴器的形式多种多样,本文中的联轴器就是含在增压机中,增压机中的润滑油就有机会流入联轴器内,事后了解原进口联轴器上有挡油板,且还在中间节上有设计排油孔,仿制的产品上均未加工,因此造成了此次问题。