乙二醇循环气压缩机结垢致振动上涨故障诊断分析

1.机组信息 

该机组由汽轮机驱动，压缩机为悬臂式叶轮结构，额定运行转速为4100r/min。其中，汽轮机振动报警门限为 70μm，联锁停机门限为100μm，压缩机振动报警门限为53μm，联锁停机门限为79μm。

2.机组异常现象

该机组于2022年8月份检修后启机运行，正常运行时压缩机联端两通道振动幅值总体保持在25μm以下，压缩 机非联端两通道振动幅值总体保持在15μm以下，各通道振动趋势均较为平稳。评估机组总体运行正常。

图2 压缩机振动趋势图（2022年8月-9月）

2023年3月份开始，压缩机各通道振动出现缓慢上涨趋势，特别是压缩机联端X通道，幅值由20μm左右持续 爬升，至2023年11月份幅值上涨到40μm左右，累计上涨达20μm左右。 自2024年5月份开始，压缩机各通道振动出现上涨趋势有所增加，压缩机联端两通道较为明显，振值由40μm 左右快速上升，到2024年9月份幅值上涨到65μm左右超过报警值，较初始时累计上涨幅度达45μm左右。

图3 压缩机振动趋势图（2023年3月-2024年8月）

3.分析过程

对于乙二醇装置循环气压缩机振动持续上涨问题，首先查看压缩机振动各通道GAP电压趋势及波形频谱图，通 过查看SG8000在线监测系统中压缩机振动探头的GAP电压趋势，可以发现压缩机各通道GAP电压一直在-6V到-9V 之间，GAP电压趋势也较为平稳，压缩机振动波形频谱图内波形呈正弦波，频谱以转频为主，无异常，判断压缩机 出现的振动持续上涨现象为机组真实表现，可排除传感器仪表异常方面的因素。

图4 压缩机GAP电压趋势图

进一步查看状态监测压缩机振动相关图谱，发现振动幅值的变化主要集中在1倍频上，具体表现为压缩机联端 的1X振动幅值有显著增长，从大约10μm上升至约55μm，这一增长幅度与整体振动通频值的增长趋势基本吻合。 同时，观察到2倍频（2X频）和0.5倍频（0.5X频）等其他频率成分的振动幅值保持相对稳定，没有显著变化。

图5 压缩机1X幅值趋势图（23年4月-24年9月）

在压缩机1X相位趋势图中，一个显著的特征是压缩机所有通道的1X相位均存在同步变化。这表明压缩机在运 行过程中，其各个测点的振动相位并不是孤立的，而是相互关联、共同变化的。 进一步观察1X频相位趋势图，我们发现压缩机四个通道最大1X频相位角度变化量达60°左右。同时，1X频相 位最小变化量也在10°左右，虽然相对较小，但也表明即使是最稳定的通道，其1X频相位也并非完全固定不变，而 是也存在一定的变化。

图6 压缩机1X相位趋势图（23年4月-24年9月）

在压缩机振动波形频谱图中，可以清晰地观察到波形近似正弦波，这表明振动信号具有较为单一的频率成分，且 波形较为平滑。同时，波形正峰值与负峰值偏差不大，说明振动信号在正负方向上的振幅基本相等，进一步体现了振动 的稳定性。此外，波形重复性较好，意味着在连续监测过程中，振动波形保持了一致性，表明振动信号较为平稳，无明 显的突变或异常波动。

从频谱成分来看，主要以1X为主，即振动信号的主要频率成分与压缩机转速的基频（1倍频）相吻合。进一步 分析发现，1X幅值占比达90%以上，这表明振动信号中绝大部分能量都集中在1X上，其它频率成分的幅值均较低。 这种频谱特征通常表明压缩机在运行过程中主要受到与转速相关的振动影响，如转子不平衡、轴承故障等。同 时，也说明其它潜在的振动源（如流体激振、油膜涡动等）对压缩机振动的影响较小。

图7 压缩机波形频谱图

通过查看压缩机振动上涨前后的轴心轨迹图发现，2023年3月时，压缩机轴心轨迹的涡动范围相对较小，且涡动 轨迹相对集中。这种集中且范围较小的涡动表明压缩机在当时处于较为稳定的工作状态，转子运动轨迹较为规律，振 动水平相对较低。 

然而，到2024年9月，压缩机轴心轨迹发生了显著变化。此时，压缩机轴心轨迹呈椭圆形，涡动范围明显扩大。 这种变化意味着压缩机在运行过程中出现了转子不平衡类故障特征。

图8 压缩机轴心轨迹图（2023年3月）

图9 压缩机轴心轨迹图（2024年9月）

4.分析结论建议

结合振动相关图谱特征，经过深入分析，导致压缩机振动上涨的主要原因为压缩机转子平衡性发生了改变。根 据机组工艺特点，推测导致此类故障的原因最有可能为压缩机转子叶轮出现了结垢现象。结垢会导致转子质量分布 不均，进而引发不平衡问题。随着结垢程度的加深，压缩机振动呈持续上涨趋势，严重影响压缩机稳定运行。

鉴于当前故障情况，建议在压缩机运行时尽量稳定工况运行，避免频繁调整操作参数，以减少对压缩机转子的 额外冲击。同时，现场条件允许时可适当降负荷运行，以降低转子转速和振动幅度，从而减轻故障影响。

为彻底解决此问题，建议尽快择机停机检修。在检修过程中，应对压缩机转子叶轮进行仔细检查清理，去除结 垢物质，恢复压缩机转子质量平衡。此外，有条件时可对压缩机转子进行高速动平衡处理，以确保转子在高速旋转 时能够保持平稳运行，从而延长压缩机使用寿命并提高其运行可靠性。

故障验证与处理

2024年9月8日，现场决定对压缩机进行停机并拆机检查处理。在拆机过程中，检修人员发现压缩机叶轮结垢 情况较为严重，这直接影响了压缩机的运行效率和稳定性。结垢物质可能包括可溶性盐类和不溶性氧化物等，这些 垢物在叶轮表面堆积，不仅导致压缩机振动持续上涨恶化，还会引起压缩机性能下降。

经过现场检修人员的精心处理，压缩机叶轮上的结垢物被彻底清除。检修完成后，于9月15日重新启机运行。启 机后，压缩机各通道的振值得到了显著改善，最大振值不超过20μm，并且振动趋势均保持平稳。这一数据表明，压 缩机的运行状态已经恢复正常，之前的故障问题得到了有效解决。

图11 重新启机运行后压缩机振动趋势图

总结：

 机组启机正常，不仅验证了之前对压缩机叶轮结垢问题的诊断是正确的，也证明了检修措施的有效性和针对性。 此次检修处理不仅解决了压缩机的结垢问题，还为其后续的稳定运行提供了有力保障。同时，这也为未来的设备维护 和检修工作提供了宝贵的经验和参考。