1、设备概述
净化装置二氧化碳机组，由汽轮机驱动，压缩机组由两个缸（2MCL707+2BCL355）组成，机组组成参照图6-1总貌图。其中压缩机高压缸额定转速为10450r/min，第一阶临界转速为7140r/min，第二阶临界转速为15860r/min。机组的振动 警值为58.4μm，联锁停机值为81.7μm。
图6-1机组总貌图
2、故障现象
该机组运行自6月20日左右时，压缩机高压缸四个通道振动出现了持续上涨的现象，特别是自由端两通道，振动从25μm左右大幅增加至60μm，接近该机组的 警门限。随后由于生产原因，机组停车。在此期间用户组织了小修，对轴承和对中进行了调整，于8月31日重新启机运行，但在多次启机过程中，均呈现转子在一阶临界转速区内振动较高，超过振动的联锁门限，多次启机均以失败告终。
图6-2机组运行过程中振动趋势图
图 6-3 机组8月31日启机过程趋势图
3、故障分析
在机组停机前，压缩机高压缸四个通道振动持续上涨，现场反馈工艺上未对负荷做大幅调整。从振动相关图谱上看，振动异常的主要特征频率为1X，但由于该机组没有键相，未能获取到1X相位信息，结合频率成分和以往经验，初步分析造成振动异常上涨的原因可能为：
（1）转子轴系出现了渐变不平衡的特征，如联轴器联接不良，膜片损伤，干气密封损坏或是转子上出现结垢或腐蚀等现象；（2）支撑刚度不足或发生改变，如轴承间隙大或压盖过盈不足等。随后现场在停机后，组织了小修。检查联轴器未发现异常，复测轴承间隙，超出设计要求约0.04mm左右，并将轴承压盖的过盈量由0.01mm调整到0.03mm，重新调整了机组间的对中。
机组于8月31日重新启机运行，但在启机过程中发现，通过一阶临界转速区间时，转子共振响应很大，振动超标无法正常启机。
在此过程中呈现的振动特征为：各通道波形均呈现等幅正弦波形，频谱图内主要以1X频率成分为主，并伴有高次谐波；驱动端的轴心轨迹图呈凹状图形，且涡动范围较大，非驱动端呈现椭圆形，涡动范围也很大，说明转子上受到了很大的力。
结合振动的相关理论，当转子存在不平衡类故障时，其典型的图谱特征包括：（1）原始时域波形的形状接近一个纯正弦波；（2）振动信号的频谱图中，谐波能量主要是集中在转子的工作频率（1X）上，即基频振动成分所占的比例很大，而其它倍频成分所占的比例相对较小；（3）机组的振动随转速的变化比较敏感，当不平衡量较大时，一般难以通过临界转速；（4）当工作转速一定时，振动的相位稳定；（5）转子的轴心轨迹图呈椭圆形，涡动特征为同步正进动。
综合以上信息，结合该机组以往运行时呈现的振动特征，分析压缩机高压缸为典型的不平衡类故障，且结合频率特征，3X幅值也超过了10μm，推测转子出现了局部弯曲的现象；随后现场在调整了升速速率，并将联锁门限调高后，再次尝试启机，在通过临界转速区时振动值高达150μm，并在机组停机惰走阶段出现了明显的摩擦迹象。我方建议不要再次启机，以免振动过高，对转子、轴承和密封等部件造成严重损伤。同时建议尽快组织大修，对机组进行拆缸检查，并将转子返厂做动平衡处理。现场在进行两次不甘心的尝试开机未果，最终决定停车检修。
图6-4运行过程中波形频谱图
图6-5启机过程中波形频谱图
图6-6启机过程轴心轨迹图
4、故障验证
现场对机组进行拆解，发现转子平衡盘密封及轴套上多处呈现大面积的腐蚀凹陷和点蚀穿的现象，且内部的平衡盘密封和级间密封处均出现了不同程度的磨损（分析由于启机过程振动大所致）。一般来说，在二氧化碳压缩机系统运行的温度和压力下，CO2干气本身不具有腐蚀性；但经脱碳工序产生的CO2气体是以饱和不纯的湿气进入到二氧化碳压缩机入口的，而溶于水后的CO2对部分金属材料具有极强的腐蚀性，其腐蚀机理总的反应方程式可表示如下： Fe+2CO2+2H2O--- Fe+2H2CO3---fe2++H2+2HCO3- 由此可以基本确定，振动异常的原因为转子上出现了腐蚀，导致了转子质量分配不均，造成了转子较大的不平衡。
图6-7拆检后转子和密封图片
5、故障处理过程
转子返厂后，对转子和叶轮处的腐蚀损伤进行了检修和处理。高速动平衡试验时，从第一次试验过程上看，转子在低速（1200r/min）时，振动速度值高达23.3mm/s，存在非常严重的不平衡问题，验证了我们之前诊断分析结论正确！后经三次处理，各转速下振动速度值均低于1mm/s，高速动平衡试验合格。
机组回装完成后，于9月12日重新启机运行，此次启机过程中，压缩机高压缸各通道振值均低，且趋势平稳，机组运行重新趋于正常。
图6-9重新启机运行后振动趋势图
声明：本站部分 章内容系出于传递信息之目的源自于第三方 站转载，行业企业、终端用户投稿。若对稿件内容有任何疑问或质疑，请立即与本 站联系，本 站将迅速给予回应并第一时间做出处理（联系邮箱：jinwei@zod.com.cn）。