经验交流离心式空压机转子故障诊断实例中国石油二建机修分公司林立茂名石化乙烯工业公司王宾形图和频谱图比较，发现了振动波的相位随温度升高而改变的现象，得出了转子存在缺陷的结论，并推断了可能存在缺陷的部位。
1引言延安炼油厂新建80万吨/年重催装置备用主风机投入运行后，机组振动值逐渐上升，累计运行半年左右，发生振动值高报，联动停车。后来几次开车，均未成功，且振动情况更加恶化。检修前，由我们对该设备进行了试车、监测，以便找出可能存在的问题，为检修工作提供指导和依据。
2监测分析2.1投用电动盘车在油、水、电系统和仪表正常投用后，进行电动盘车，盘车速率为99r/min.在该机联轴器端和自由端各设有两套相互垂直的磁感应位移探头，盘车时，本特利表显示联轴器端振动值为2μm和0μm ，自由端振动值为20μm和25μm ，这显然是不正常的，此时自由端振动波形图和频谱图如图1所示（25μm测点）。
从振动波形图来看，波形上部平滑，位移几乎为零，向下则有一周期性的脉冲，形状短促而尖锐，位移值约为25μm ，等于本特利表的全读数，其周期约为600ms ，即盘车周期从频谱图上看，振动位移以主频分量为主，并具有少量的倍频分量。
以上现象具有测振轴径处带伤痕的典型特征，在压缩机自由端轴承外壳上几乎检测不到振动的存在，更加证实了这一推论。而且，脉冲周期与盘车周期相同，以及频谱以主频分量为主，说明该处轴径伤痕数量为1个。
在后继的试车过程中，此伤痕产生的脉冲将与振动波形相叠加，它对本特利表读数的影响，将视其与主频振动正弦波的相位差而定，如果脉冲出现在波峰位置附近，将削弱振动峰―峰值，使本特利表读数较实际为小，若出现在波谷位置附近，将使得波谷更深，从而增大了本特利表的读数。
2.2低负荷启动系统具备试车条件后，压缩机出口全放空，进行低负荷试车，从开始启动至稳定到额定转速5708r/min的过程中，机组振动值都较大。过临界转速时，联轴器端振动为70μm和60μm，自由端振动值为70μm和72μm.额定转速下，靠联轴器端振动值为65μm和63μm ，而自由端振动值为65μm和75μm ，*大值距机组振动低报点（85μm）仅10μm.该测点的波形图和频谱图如图2所示。
靠连轴器端振动值为65μm ，该测点处波形图和谱图如图3所示。
从图2、3可以看出，不论是联轴器端还是自由端，振动频率都主要集中在95Hz左右，该频率是压缩机的回转频率，即主频，而其它频率的分量则很小两测点的波形图基本上都是周期为10ms左右的正弦波，该周期为压缩机转子的回转周期10.5ms.这些说明振动的主要原因是转子动不平衡。
伤痕脉冲与振动波形叠加的结果，脉冲出现在波峰位置附近，削弱了振动峰―峰值。这表明转子动不平衡重量和伤痕之间的圆心角较小，即两者基本上是在转子的同一边。如图4所示。
2.3负荷试车低负荷试车过程中，振动值稍有上升，待平稳一段时间后，逐渐关小压缩机出口阀，每提高25 负荷，平稳一段时间，呈阶梯状提高背压，进行带负荷试车。
在提高负荷的初始阶段，振动值无明显变化，但随着背压的继续升高，振动值也开始了增大。
当达到75 负荷后，振动值再也稳定不住，径直向高报线120μm冲击。到紧急停车前，联轴器端振动值已达到92μm和85μm ，而自由端振动值为95μm和μm，μm测点的波形图和频谱图见从图5可以看出，动不平衡仍然是导致振动大的主要因素，而且不平衡量增大了。
和频谱图，它们除振幅不同外，振动波形也发生了明显的变化，伤痕引起的脉冲移动到了正弦波的波谷附近，相位差约180°。显然，伤痕相对于轴的位置是不可能改变的，**合理的解释是：转子质心发生了变化，从而改变了正弦波的相位，见图2.4停车由于机组振动太大，而且振动值还在攀升，因此，未能达到满负荷就紧急停车了。值得一提的是，当机组减速过共振频率时，振动值超过本特利表全量程，振动值达到了1000μm以上，基础、管线和机组周围管沟盖板都发生了强烈的振动，可见转子的不平衡量已达到了相当严重的程度，这时与机组刚启动过临界区时的振动情况已是截然不同了。
3故障诊断在试车过程中，随着负荷逐渐增大，介质的压力和温度逐渐升高，随着试车时间的延长，转子质心发生了偏移。相对于转子轴线，压力分布近似于轴对称，它对转子质心的影响是微弱的。而能明显影响转子形变的可能是温度。停车时出口介质温度已达到120℃左右。
根据试车现象和测试数据分析，我们推断，该空压机转子可能有缺陷，该缺陷在常温下暴露不出来，而当介质温度升高，传热给转子后，使转子产生了形变，动平衡被破坏，表现为强烈的主频振动。该缺陷可能是以下两种情况：（1）转子套装件配合过盈量太小转子上套装有叶轮、轴套、平衡鼓等零件，这些零件一般都是热装在主轴上的，配合具有较大的过盈。必须保证在额定工况温度下，套装件与轴之间仍具有足够的过盈量，以承受作用与其上的离心力、轴向压力、剪切力、热应力等，而不发生零件相对移动，使轴系保持必要的刚度和强度。
一旦套装件配合过盈量太小，在介质升温的过程中，套装件首先被加热，主轴温升滞后，于是过盈量消失，甚至产生间隙，破坏了轴系的强度、刚度和整体性。加之套装件是和主轴一同做的动平衡，单件本身并不一定保持平衡，如果和主轴间产生间隙，主轴就不能固持套装件的径向位置，套装件会向自己质心的方向偏移，进而破坏了转子的动平衡。
（2）金属的记忆效应许多金属和合金都具有记忆效应，即在特定的温度范围内会产生内应力，应力具有使零件回到该温度下原来的形状的趋势。主轴热处理工艺如果没有掌握好，有可能会存在这种现象。
4检修情况在检修过程中，对转子进行了冷态动平衡实验，动不平衡量超过标准并不多。将套装件一一拆下，复查尺寸，发现转子上一轴套过盈量太小，而且轴套上仅有一单键防转，轴套的质心并不在轴线上，受热产生间隙后，轴套被甩向键槽的另一边，转子动平衡被破坏，如图7所示。
另外，在自由端测振轴径上，与轴套键槽同向，确实存在一处伤痕，据了解是上次调整轴瓦时碰伤的。
综上所述，本次监测巧妙地利用了测振轴径上的一处伤痕，对无相位测点的设备，进行了振动相位的监测，推断了转子存在的缺陷，减少了检测的盲目性，成功地指导了检修工作。
林立730060甘肃兰州市兰州炼油化工总厂中国石油二建机修分公司三车间
