新型式气体压缩机体系问题简析

　　作为轴振动（或轴承振动）的重要衡量指标，却无相应在线监测设施。这样，无法有效监控机组运转状态的好坏，不能及时发现故障征兆，加以避免，防止故障扩大；同时，也给故障原因分析及诊断等带来很大困难。轴承失效原因分析压缩机轴承运行状况决定着机组运行状态好坏。根据其失效故障发生频率，可分为三个阶段，即初始运行失效阶段，相对平稳运行阶段，不稳定失效阶段。

　　造成轴承失效损坏的因素较多，通过多次拆检，确认了齿轮副啮合状况（齿啮合间隙、齿面接触情况、齿节圆跳动等）良好，转子副表面指标（轴跳动度、圆度、平行度、交叉度等）均在标准之内，轴承装配（间隙、瓦面接触情况、瓦背紧力等）符合要求，电机-压缩机联轴器对中良好，排除了这些外在环节的影响。*后，问题集中在以下方面。

　　转子发生半速涡动分析（1）转轴涡动产生机理轴颈中心受力图转子涡动轨迹当轴颈在滑动轴承中转动时，轴颈与轴瓦之间间隙形成油膜，油膜的流体动压力使得轴颈具有承载力，载荷稳定，轴颈中心就处在一个稳定的偏心e和偏角5下工作。这时，轴颈上的载荷P与动压油反力R大小相等，方向相反，处于相对平衡状态，但这种平衡却是不稳定的。一旦转子受到外界某种瞬时干扰，诸如环境振动、气流冲击、油压或油温变化引起油粘度改变等，轴颈中心就会偏离平衡位置。尽管油膜具有弹簧特性，但它并不总是产生与位移方向相反的弹性恢复力以推动轴颈返回原处。如所示，假如轴心从原来的稳定位置O1偏移到O1′，压力油膜对轴颈的作用力大小和方向便变为R′，力R′与力P不再平衡，两者的合力为F，F分解为一个切向分量Fu和径向分量Fr，力Fr与轴颈位移方向相反，推动轴颈回原处，而力Fu与轴颈位移方向垂直，它使轴颈绕原来的平衡中心O1转动，这种旋转运动叫做涡动。

　　（2）半速涡动及危害涡动的产生，从油流的不平衡来加以解释，如所示，若转子稳定，轴颈中心O′与轴承中心O重合。当轴颈涡动严重，其中心偏离一个距离e处于O″时，因轴颈旋转，流经轴承*大间隙和*小间隙的油量分别为〔1〕：rX（c+e）/2和rw（c-e）/2r轴颈半径，c轴承的半径间隙，X轴颈角速度。

　　显然，流经轴承*大间隙进入楔形区域的流量，大于流经*小间隙而流出楔形区域的流量，为补偿流量差额，油量增多的楔形区域一边，就要推动轴颈向发散间隙一边涡动。则轴颈涡动所移过的空间（图中实线和虚线所夹月牙形）面积为e涡×2r.假定轴承中各处压力相等，无压力波动引起的流动，则有：rX（c+e）/2-rX（c-e）/2=eX涡×2r得，X涡=X/2即涡动角速度为轴颈角速度的一半，这就是所谓半速涡动。实际上，由于轴承油端泄漏等因素影响，半速涡动频率范围为0.40～0.49X.

　　（3）压缩机轴承半速涡动失效分析1轴承承载能力校核轴承载荷特性系数求得5P如所示。

　　实际状态监测情况分析1）自1997年下半年开始，我们加强了机组监测，当机组出现异常声音时，监测出的频谱分析结果均显示转子（高、低速转子工频：分别是274Hz和222Hz）存在半频成分且其振动能量较大（-2所示）；而机组运行平稳时，却无半频成分，各轴承振动指标良好（-1）。从中可以确认转子轴承发生了半速涡动事实。2）由可知，轴承失效损坏故障90%以上发生在机组启动或停车时，蜗壳处伴随有异常响声，且上瓦损坏频率大于下瓦，中间运行阶段则发生故障相对较少；特别是有多次机组运行指标良好，正常停车后却发现轴承严重损坏。短时间内，便造成瓦面合金层疲劳而龟裂、脱落。因上瓦得不到油液支承缓冲作用，受冲击力较下瓦大得多，其合金层也便首先产生疲劳损坏。