狀態(tài)監(jiān)測(cè)在往復(fù)式壓縮機(jī)上的應(yīng)用
一、前言
大慶油田一臺(tái)型號(hào)為VF-2.4/4-240的往復(fù)式壓縮機(jī)，電機(jī)功率150KW，轉(zhuǎn)速為980RPM/Min，公稱容積為2.4 m2/min，工作介質(zhì)為天然氣，吸氣壓力:0.4Mp,額定排氣壓力24Mp。壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。
圖1 壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)布置圖
該壓縮機(jī)自從2007年1月5日安裝后，壓縮機(jī)的振動(dòng)一直很大，直至2009.5機(jī)組因振動(dòng)超標(biāo)導(dǎo)致管線破裂停機(jī)，在此期間曾對(duì)機(jī)組同心度進(jìn)行調(diào)整，并更換壓縮機(jī)的曲軸、刮油環(huán)、活塞桿、密封填料和氣缸等部件，且返廠整修，為機(jī)組增加橡膠墊片，開(kāi)機(jī)運(yùn)行，機(jī)組的振動(dòng)值仍然達(dá)到60mm/s。針對(duì)這一情況，于2009年大慶油田有限公司委托對(duì)該往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行全面的系統(tǒng)的振動(dòng)檢測(cè)和故障診斷分析。
二、開(kāi)機(jī)前“敲擊試驗(yàn)”診斷測(cè)試
根據(jù)客戶提供的情況，首先在機(jī)組停機(jī)的狀態(tài)下,對(duì)其底座、缸體、支架等部位進(jìn)行“敲擊試驗(yàn)”測(cè)試，以確認(rèn)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的自然頻率。如圖2所示。
圖2 “敲擊試驗(yàn)”測(cè)試圖
根據(jù)“敲擊試驗(yàn)”測(cè)試結(jié)果，經(jīng)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)機(jī)組存在的32.5HZ自然頻率及其諧頻正好與壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)工頻的2倍重合，據(jù)此，懷疑機(jī)組是否存在32.5HZ處的共振頻率。
三、開(kāi)機(jī)時(shí)“升速試驗(yàn)”診斷測(cè)試
在壓縮機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，對(duì)機(jī)組進(jìn)行“升速試驗(yàn)”測(cè)試，以確認(rèn)機(jī)組在不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)情況。如圖3所示。
圖3 “升速試驗(yàn)”測(cè)試圖
根據(jù)“升速試驗(yàn)”測(cè)試結(jié)果，如上圖所示能明顯看出，機(jī)組存在2倍工頻的振動(dòng)變化趨勢(shì)，但在800rpm/min時(shí)，機(jī)組的振動(dòng)趨勢(shì)明顯變小，據(jù)此，懷疑機(jī)組在2倍工頻處存在共振的現(xiàn)象。
四、正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)采集
在壓縮機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，對(duì)機(jī)組進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集，以確認(rèn)機(jī)組存在的潛在故障。如圖4、5所示。
圖4 3級(jí)氣缸垂直方向頻譜圖
圖5 4級(jí)氣缸垂直方向頻譜圖
從圖4-5可以看出，振動(dòng)主要以二倍工頻為主，且振動(dòng)總值達(dá)到67.83mm/s,根據(jù)“敲擊試驗(yàn)和升速試驗(yàn)”兩步確認(rèn)，分析認(rèn)為較高的2倍工頻應(yīng)為不對(duì)中或機(jī)組的共振導(dǎo)致，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的信息，基本鎖定為共振導(dǎo)致。同時(shí)因較大的振動(dòng)導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。
五、相位分析
為進(jìn)一步分析導(dǎo)致共振的根本原因，于是對(duì)機(jī)組進(jìn)行相位測(cè)試。測(cè)試位置及角度變化如圖6、7所示：
圖6 相位測(cè)試的位置
圖7 相位測(cè)試的角度的變化
根據(jù)相位的測(cè)試結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)底座與地面存在明顯的相位變化，據(jù)此，判斷導(dǎo)致共振的原因?yàn)榛A(chǔ)剛度不足。
六、變頻應(yīng)用
為排除共振導(dǎo)致的振動(dòng)，筆者建議在不影響工藝和生產(chǎn)的情況下，使用變頻裝置，避開(kāi)其共振點(diǎn)，客戶現(xiàn)場(chǎng)直接調(diào)用備用變頻裝置，將速度避開(kāi)共振點(diǎn)運(yùn)行，最終鎖定在650rpm/min，振動(dòng)值的大小在＜9mm/s。其變化結(jié)果見(jiàn)圖8、9所示：
圖8 3級(jí)氣缸垂直方向趨勢(shì)圖
圖9 4級(jí)氣缸垂直方向趨勢(shì)圖
七、結(jié)論
盡管在不影響工藝生產(chǎn)的情況下，通過(guò)變頻的方式將往復(fù)式壓縮機(jī)的振動(dòng)降下來(lái)，但筆者認(rèn)為地基強(qiáng)度的不足是導(dǎo)致共振的根本原因，要想徹底解決共振問(wèn)題，需要對(duì)基礎(chǔ)重新改造。
