該設(shè)備由電機(jī)（變頻）—變速箱—壓縮機(jī)組成，電機(jī)是由上海電氣廠制造的高壓正壓型三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)：YZKS1000-4，功率18300kw；齒輪箱及壓縮機(jī)是由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)生產(chǎn)制造，齒輪箱型號(hào)：86HSR，使用系數(shù)：1.6；齒輪箱振動(dòng)高報(bào)門(mén)限：50.8μm，聯(lián)鎖門(mén)限：76.2μm。

壓縮機(jī)型號(hào)：2BCL606，介質(zhì)：混合冷劑，額定流量：2383.3Nm3/min，額定功率：15558kw，額定轉(zhuǎn)速：8837rpm/min，進(jìn)口溫度：40℃，進(jìn)口壓力：0.38Mpa（A），出口壓力：4.03Mpa（A）。壓縮機(jī)振動(dòng)高報(bào)門(mén)限：63.5μm，聯(lián)鎖門(mén)限：88.9μm。機(jī)組總貌圖如（圖1）

圖1 機(jī)組總貌圖

02 故障現(xiàn)象

該臺(tái)套機(jī)組自2020年7月15日安裝調(diào)試完成，啟機(jī)后壓縮機(jī)四通道隨負(fù)荷調(diào)整一直存在波動(dòng)，但振動(dòng)幅值基本保持在35μm以下，查看波動(dòng)時(shí)刻的波形頻譜時(shí)發(fā)現(xiàn)存在少許0.38X及其附近頻率的低頻成分。

機(jī)組最近一次啟機(jī)為2020年10月30日，此次啟機(jī)后壓縮機(jī)聯(lián)端振動(dòng)VE123通道振動(dòng)幅值一直偏高，但保持在40μm以下， 2020年11月13日上午5:25—下午15:25該通道持續(xù)存在振動(dòng)波動(dòng)，振動(dòng)幅值約由35μm波動(dòng)至50μm，觸發(fā)偏差報(bào)警門(mén)限，同時(shí)振動(dòng)幅值相對(duì)較高接近報(bào)警門(mén)限，并且有繼續(xù)惡化趨勢(shì)。

03 故障分析

首先查看振動(dòng)波動(dòng)期間壓縮機(jī)各通道GAP電壓的變化情況（圖3），發(fā)現(xiàn)在機(jī)組振動(dòng)波動(dòng)期間儀表GAP電壓無(wú)明顯異常波動(dòng)，說(shuō)明儀表無(wú)故障且振動(dòng)數(shù)據(jù)真實(shí)有效。

調(diào)取振動(dòng)波動(dòng)最高處時(shí)刻波形頻譜圖（圖4），發(fā)現(xiàn)波形存在周期性振蕩，頻率成分以1X為主，伴有一定較高幅值的0.13X及其附近低頻成分，說(shuō)明轉(zhuǎn)子狀態(tài)有些輕微失穩(wěn)，轉(zhuǎn)子可能受到氣體力的作用，而且該作用呈現(xiàn)周期性變化。

結(jié)合軸心軌跡圖（圖5）發(fā)現(xiàn)在振動(dòng)波動(dòng)時(shí)刻機(jī)組軸心軌跡呈現(xiàn)發(fā)散狀，說(shuō)明轉(zhuǎn)子渦動(dòng)范圍在擴(kuò)大，但未見(jiàn)機(jī)組渦動(dòng)方向的改變（正反進(jìn)動(dòng)交替）。

由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子狀態(tài)失穩(wěn)懷疑是否會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與密封或軸承等定子件間發(fā)生摩擦，查看1X相位隨轉(zhuǎn)速變化趨勢(shì)（圖6），發(fā)現(xiàn)1X相位基本保持不變。再結(jié)合壓縮機(jī)軸承溫度變化趨勢(shì)（圖7），未發(fā)現(xiàn)明顯瓦溫異常上漲趨勢(shì)。

與現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人對(duì)接時(shí)了解到：機(jī)組設(shè)計(jì)工況分子量為28.67，而運(yùn)行時(shí)氣體分子量為31.241，存在一定偏差，并且壓縮機(jī)四段出口管線現(xiàn)場(chǎng)能夠聽(tīng)到巨大振動(dòng)。（消防柜玻璃門(mén)已經(jīng)有震顫跡象）。

從振動(dòng)波動(dòng)時(shí)刻壓縮機(jī)各部振值隨轉(zhuǎn)速及壓縮機(jī)一、二段入口流量變化趨勢(shì)上看（圖8），振動(dòng)波動(dòng)期間，轉(zhuǎn)速由8200rpm變?yōu)?600rpm，流量也存在約10000Nm3/h左右的大范圍波動(dòng)；由此猜測(cè)此次壓縮機(jī)振動(dòng)波動(dòng)與轉(zhuǎn)速及負(fù)荷調(diào)整不當(dāng)造成機(jī)組內(nèi)部介質(zhì)氣體發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速有關(guān)。

04 診斷結(jié)論及建議

綜合圖譜特征及現(xiàn)場(chǎng)體現(xiàn)的跡象分析：機(jī)組出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)失速（近喘振）類(lèi)故障。

喘振現(xiàn)象的產(chǎn)生主要由于壓縮機(jī)機(jī)組入口流量低于某一值（喘振流量），氣體在葉輪流道內(nèi)首先產(chǎn)生分離渦流；流量進(jìn)一步減少，氣體在葉輪流道內(nèi)的分離渦流區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，并形成嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象。

氣體流道狀態(tài)嚴(yán)重惡化，壓縮機(jī)排氣大幅度下降，這時(shí)管網(wǎng)氣體會(huì)倒流至壓縮機(jī)從致使壓縮機(jī)機(jī)組的管網(wǎng)壓力高于壓縮機(jī)出口壓力；導(dǎo)致氣體倒流回機(jī)組，由于反復(fù)的氣體脈動(dòng)影響致使壓縮機(jī)出現(xiàn)了“呼哧、呼哧”的聲音，并伴隨著機(jī)組振動(dòng)值的上升或波動(dòng)。

喘振不僅與葉輪流道中氣體的旋轉(zhuǎn)脫離有關(guān)，而且與管網(wǎng)特性有密切關(guān)系。管網(wǎng)容量越大，喘振的振幅越大，振頻越低：管網(wǎng)容量越小，則喘振的振幅就小、喘振頻率越高。

簡(jiǎn)而言之：該現(xiàn)象非常危險(xiǎn)，會(huì)有損害機(jī)組的可能，因此我們要避免喘振現(xiàn)象的發(fā)生。

隨后第一時(shí)間通知用戶問(wèn)題嚴(yán)重性，并告知處理方案，用戶采納我方建議：

（1）首先保證壓縮機(jī)入口流量，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。并盡量保證氣體組分滿足設(shè)計(jì)工況。

（2）加大機(jī)組出口排氣量和壓力使得被“滯留”在機(jī)體內(nèi)部的工藝氣體盡快排出。

05 結(jié)論驗(yàn)證與故障處理

用戶采納我方給出的診斷處理意見(jiàn)，穩(wěn)定負(fù)荷工況并加大四段出口排氣量；隨后機(jī)組振動(dòng)重新回歸平穩(wěn)。（如圖10）

一

撰寫(xiě)：王帥

審核：奚成春

編輯：嘉嘉