吳安治

摘要：本文對冷劑壓縮機組在試車過程中電機驅動端水平振動異常的問題進行了全面剖析，找出了振動根本原因，進行了針對性處理，得到了良好的效果。

關鍵詞：壓縮機電機;振動;原因;措施;效果

0 ?引言

冷劑壓縮機組作為異辛烷裝置核心設備之一，安全穩(wěn)定運行，是保證裝置長周期生產(chǎn)的前提。該機組由電機、增速箱、壓縮機、油系統(tǒng)組成，電機采用高壓變頻啟動，功率為4300kW，機組電機和增速箱低速軸沒有配置在線振動監(jiān)測探頭。

1 ?故障情況

壓縮機組安裝完成后，進行電機單試工作，發(fā)現(xiàn)驅動端水平振動速度超標，實測值為3.7mm/s（標準要求不大于2.8mm/s）。為了不影響試車進度，于2016年11月19日進行第一次聯(lián)動試車，電機驅動端水平振動速度，在過完壓縮機臨界轉速后仍然隨轉速升高而增大，且隨時間運行的增長而緩慢上升（由達到額定轉速穩(wěn)定后的3.5mm/s，到運行4小時后停機前的4.2mm/s，最大到5.5mm/s），壓縮機和增速箱的振動速度非常穩(wěn)定，基本無變化。由于上述現(xiàn)象的存在，給裝置正式投產(chǎn)的操作運行留下了嚴重的隱患。

2 ?振動原因分析

在沒有在線監(jiān)測設備的情況下，根據(jù)現(xiàn)場實際工況、試車實測數(shù)據(jù)、頻譜儀的采集及隨機資料中的報告和試驗數(shù)據(jù)進行針對性分析，并進一步確認處理，詳細處理過程如下：

2.1 對中不良 ?電機與增速箱對中不良引起聯(lián)軸器連接不平衡，造成電機振動超標。

2.2 電機底腳與整體底座接觸不良 ?機組整體底座撐高為焊接工藝，存在焊接變形或精加工精度不足的風險，會產(chǎn)生電機底腳與整體底座接觸不良，造成電機底腳存在虛空現(xiàn)象，從而引起局部共振。

2.3 整體底座剛性不足 ?該壓縮機組底座設計采用400*300mm的H型鋼，電機正下方框架軸向約3.7米的橫向沒有支撐，且電機中心高為710mm，加上與電機底腳連接的撐高高度為370mm，且跨度為1110mm，沒有橫向支撐（見圖1）。造成電機中心遠離基礎，整體底座剛性不足，使激振頻率接近或等于固有頻率，引起共振現(xiàn)象。

2.4 電機動平衡精度不足 ?根據(jù)電機單體試車情況，懷疑電機本體存在問題。查閱合同技術協(xié)議、隨機資料和出廠試驗報告數(shù)據(jù)，要求動平衡精度等級為G1，動平衡殘余量如表1，出廠空負荷試驗數(shù)據(jù)為2.0mm/s。

由表1看出，電機轉子動平衡殘余量（見表1）接近標準要求上限值，與電機空負荷出廠試驗實測值偏大，是非常對應的關系，也直接影響電機運行的穩(wěn)定性。

3 ?應對措施

3.1 對中不良 ?根據(jù)制造廠找正曲線設計要求，對電機與增速箱進行重新復查對中，采用三表找正法，把徑向、軸向和位移量數(shù)據(jù)控制在制造廠要求范圍內。試車測量振動狀況沒有變化，排除此種情況。

3.2 電機底腳與整體底座接觸不良 ?為檢查電機底腳與整體底座是否存在虛空現(xiàn)象，在緊固電機4顆地腳螺栓后，松一顆地腳螺栓，在電機底腳上表面和整體底座下表面各架一塊百分表，同時監(jiān)測電機下沉量和整體底座變形量（見圖2）。逐顆依次進行架表監(jiān)測檢查，電機最大下沉量為0.02mm，整體底座最大變形量為0.02mm。

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以明確判斷，不存在電機底腳與整體底座接觸不良的問題。

3.3 整體底座剛性不足

3.3.1 整體底座剛性檢查 ?根據(jù)表1中數(shù)據(jù)得出，電機底腳水平振動速度是電機對應軸承水平振動速度的54%和75.6%。按GBT10068-2008 中第6.3.1條對電機剛性安裝的要求，在電機底腳上的水平與垂直兩個方向所測得的最大振動速度，應不超過臨近軸承上，在水平或垂直方向所測得的最大振動速度的25%。

對比發(fā)現(xiàn)實測運行數(shù)據(jù)遠遠大于標準要求，證明整體底座剛性存在問題，為了進一步查找分析故障原因，我們借助頻譜分析儀對電機及其基座進行了全面頻譜數(shù)據(jù)采集分析。

3.3.2 頻譜儀數(shù)據(jù)收集分析 ?為核實分析的準確性，采用頻譜儀進行數(shù)據(jù)收集分析。電機在額定轉速（1477r/min）時，測得電機的轉頻為24.6Hz。

電機的敲擊頻率，而影響電機振動的主要敲擊頻率為電機的轉頻和電氣頻率。在轉速不變的情況下，共測了3組不同頻率下的電機敲擊頻譜圖，發(fā)現(xiàn)圖形基本一致，從而判斷電機受電氣頻率的影響很小，可以忽略。

從整體底座撐高的敲擊頻率來看，在24.6Hz附近存在較大峰值，與實測數(shù)據(jù)相吻合，證明整體底座撐高與電機的轉頻存在避開率不足的問題，即整體底座撐高剛性不足。

電機在1483r/min下的頻譜圖，共測了12組不同轉速下的頻譜圖，發(fā)現(xiàn)電機轉速越高振動越大，進一步驗證了實測敲擊頻率的現(xiàn)象，說明電機與整體底座存在共振問題。

3.3.3 整體底座整改 ?根據(jù)實測數(shù)據(jù)和頻譜分析及實際可操作性，決定對整體底座進行加固處理嘗試：

①第一次整改：在整體底座電機驅動端正下方框架筋板處（外框架無筋板的增加筋板），增加橫向貫通支撐，如圖3所示。

考慮到增加支撐的剛性和不破壞已完成的二次灌漿層，決定選用250*250的H型鋼作為材料，以底面平齊，間斷焊接為原則進行。整改完成后于2017年1月6日聯(lián)動試車，因工藝需要，連續(xù)運行3天。

從試車運行數(shù)據(jù)中看出，在正常轉速下連續(xù)運行3天時，電機驅動端水平振動速度基本滿足標準要求，但在最大工況下振動突然上升。說明增加整體底座剛性起到了一定效果，但剛性還不能滿足工況需求，未達到良好的支撐和吸振效果。

②第二次整改：經(jīng)現(xiàn)場多次觀察、測量、分析，發(fā)現(xiàn)電機與底座固有頻率非常接近，第一次增加的橫向支撐并未使底座固有頻率遠離電機固有頻率，決定再增加一組貫通性支撐，同時增加撐高位置橫向支撐。經(jīng)過反復在不同位置進行多次嘗試，最終找到改變整體底座固有頻率的最佳位置和方式，實施后測量底座固有頻率遠離電機固有頻率（見圖4、圖5）。

3.4 電機動平衡精度不足 ?電機動平衡方法采用配重法，由南陽防爆電機廠人員在現(xiàn)場進行動平衡。計算加重量為214.97g，相位為265或258.8g相位為265;考慮實際量很難加到計算量，所以采用盡量接近計算加重量進行，實際加重量為247g，相位為270。平衡后電機單體試車各點的最大振動數(shù)值為0.9mm/s，且殘余不平衡量遠遠小于標準值。最終殘余不平衡量如表2。

電機出廠振動雖然符合標準要求，但振動值接近標準上限，且現(xiàn)場安裝后單體試車振動超標，所以有必要提升轉子動平衡精度，滿足現(xiàn)場需求，確保設備安全穩(wěn)定運行。

4 ?試車效果

全部整改完成后進行各種工況下聯(lián)動試車檢查，電機驅動端水平振動速度最大未超過0.5mm/s，遠遠低于標準允許范圍，壓縮機和增速箱振動速度基本無變化。

5 ?結論

經(jīng)過近4個半月的不斷分析、整改、試車、監(jiān)測，冷劑壓縮機組電機驅動端水平振動速度完全滿足標準要求，充分證明分析判斷方向和措施的正確性。最終歸納引起電機驅動端水平振動的主要因素有以下幾點：①電機與整體底座固有頻率接近引起共振;②電機動平衡精度不足導致適應工況穩(wěn)定性差;為使機組運行更加穩(wěn)定，在空負荷聯(lián)動試車合格后，對機組整體底座鏤空部分，采用高強無收縮灌漿料進行了滿實灌漿處理。

參考文獻：

[1]GB/T10068-2008，軸中心高為56mm及以上電機的機械振動振動的測量、評定及限值[S].

[2]GB/T 9239.1-2006，機械振動 恒態(tài)（剛性）轉子平衡品質要求 第1部分：規(guī)范與平衡允差的檢驗[S].

[3]制造廠隨機資料：西安陜鼓動力股份有限公司.