摘要：加氢循环氢压缩机组检修后开机过程中，压缩机联端径向轴承两个测点振值异常，压缩机非联端及汽轮机其他 运行参数处于正常范围。经过分析与诊断，判断是联轴器处出现不平衡导致压缩机联端振动异常升高。停机后检查发现 联轴器螺栓回装时有两颗螺栓未按要求安装，引起了机组的轴系不平衡，将联轴器螺栓按要求重新安装后，再次开机 各参数正常。

　　关键词：压缩机；振动；联轴器；螺栓

　　1 概述

　　某公司加氢装置循环氢压缩机因干气密封泄漏  及汽轮机调节阀杆振动大进行检修，检修完成后，按  照正常启机工艺进行开机操作，在机组低速暖机及冲  临界转速至 6 000 r/min 过程中，机组运行正常，各运  行参数处于稳定状态。在 6 000 r/min 继续往上提速  时，压缩机联端径向轴承两个测点振值随转速提升同  步上涨，在 92 000 r/min 最大幅值接近 40  μm，比检  修前振值上涨约 25 μm，而汽轮机振动及压缩机非联  端振动正常，各点温度在正常范围内。如果继续提速， 压缩机联端振动会进一步增大，可能会对机组造成损  坏，为了保证机组的安全运行，对原因进行了分析，并  停机进行针对性的检修。

　　2 压缩机基本情况

　　循环氢压缩机组型号为 BCL407/A，由沈阳鼓风 机集团股份有限公司设计制造，为筒形垂直剖分结 构，七级压缩，轴封密封采用串联式干气密封，径向 轴承采用的是可倾瓦轴承，止推轴承采用的是金斯伯雷轴承。原动机采用杭州汽轮机股份有限公司生产的  NG32/25 型背压式汽轮机，进汽压力 3.5 MPa，排汽  压力 1.2 MPa，压缩机与汽轮机通过叠片联轴器连接， 临界转速为 5 032 r/min，额定转速为 11 585 r/min 。

　　2.1 检修情况

　　检修前机组运行情况，汽轮机最大振动为 24.9 μm (非联端径向轴承)，压缩机最大振动为 15.5 μm (联端 径向轴承)，最高轴承温度为压缩机联端径向瓦温度 67.8  ℃,其他运行参数正常。压缩机干气密封存在泄 漏，虽然通过控制密封气压力，泄漏量未见增大，但 介质中含有 H2 S，经化验分析干气密封现场放空管 处 H2 S 含量达 100 mg/L，给装置巡检操作带来较大 的风险，一旦漏大，可能会造成严重的后果。同时，汽 轮机南侧调节汽阀阀梁阀杆磨损，阀杆振动偏大。因 此，为了保证人员及设备的安全，对压缩机组进行停 机检修。

　　本次检修的目的是解决压缩机干气密封泄漏 及汽轮机调节汽阀阀杆磨损的问题，检修主要内容为压缩机两端轴瓦拆装，对干气密封进行更换，汽轮  机阀梁总成进行了更换，机组其他部位未进行拆解。 压缩机两端轴瓦拆解下来后，对瓦块进行了检查， 外观检查良好，无明显油垢，着色检查未发现异常， 轴瓦厚度检查发现主推瓦有一块磨损偏大，磨损量为  0.06 mm，对所有瓦块进行清洗，未对瓦块进行更换， 对止推间隙进行调整，测量压缩机径向瓦、止推瓦、 油封等间隙，具体如表 1 所示。根据轴承检修前后数  据对比来看，止推轴承间隙有所调整，其他数据都相差不大。

　　联轴器螺栓孔及叠片检查完好，连接螺栓根部着 色检查未发现异常。拆解前对中找正数据：汽轮机比 压缩机高 0.31 mm，径向最大偏差 0.06 mm，轴向最 大偏差 0.02 mm，回装时对中找正数据汽轮机比压缩 机高 0.15 mm，径向最大偏差 0.08 mm，轴向最大偏 差 0.04 mm 。拆解前汽轮机比压缩机高的原因为机体 未完全冷却的状态下测量的数值，找正数据符合机组 安装要求。

　　此次检修压缩机部分对两端轴承进行了拆装，干 气密封进行更换，其他部分未进行抽装检修。轴承拆 装等关键节点，都由三方共同确认，测量的数值均为 实际数值。轴瓦外观、着色检查未发现异常。从轴承检 修前后数据来看，除了止推间隙有所调整，其他数据 变化都不大，联轴器对中数据也在正常范围内。从检 修过程来看，轴承、联轴器检查、数据测量均可控未发 现异常。

　　2.2 开机过程中异常现象

　　压缩机组检修完成后，按照开机升速曲线进行  升速，低速暖机到过临界，转速升到 6  000  r/min，压  缩机组振动、温度等运行参数均在正常范围内，过临  界时最大振动在 28.9 μm；在转速从 6 000 r/min 往上  提升过程中，压缩机联端振动值随转速提高变化明显  增高 (图1)，非联端振动值则维持在一个较低的水平。 转速升至 9 200 r/min 时，压缩机联端振动值最大值  为 39.19  μm，比检修前正常运行时的振动值上涨约  25  μm。非联端振动在正常范围内波动，未见明显上  涨；开机期间，汽轮机各轴承振动比较平稳，随转速小  幅变化，振值均小于 20  μm；汽轮机及压缩机组各轴  承温度均正常。转速在 9 200 r/min 维持一段时间后， 压缩机联端振动值趋于稳定，未见明显上涨或下降。 随后通过对转速上下调整，压缩机各轴承振动值也  随转速上下波动明显，转速稳定后，振动值也趋于稳  定，未见有明显下降的趋势。因离额定转速和工况还相差较远，继续提速压缩机联端振动值会随之上涨， 可能会给机组造成损坏。为了保证机组的安全平稳  运行，需要对振动原因进行分析，并停机进行针对性检修。

　　3 故障分析

　　3.1 运行情况分析

　　在开机期间，低速暖机和过临界时，机组各轴承 振动、温度等参数都在正常范围内。从 6  000 r/min 开始提速过程中，汽轮机侧振动与压缩机非联端也 随转速小幅变化，但总体振值均小于 20  μm。且各轴 承温度正常，未发生异常上涨，而发生变化的只有压缩机联端振动。并且压缩机联端的振动值随着机组 的稳定运行，振动值也趋于稳定，未见有异常的跳变 及波动，振动值随转速的变化而变化，说明压缩机转 子未发生弯曲的现象，轴瓦安装符合要求，未发生摩 擦的现象。从整个检修过程来看，所有的回装参数都 经过确认，符合机组安装要求，轴瓦也经过检查未发 现明显缺陷，且转子未进行更换。那么故障的可能为 靠压缩机端的联轴器叠片安装上或者测振仪表出现 了问题。

　　3.2 振动相关图谱分析

　　通过 SG8000 在 线监测系统相关图谱进行分 析，从 GAP 电压趋势上看，压缩机联端径向轴承振 动变化时，GAP 电压值无跳变现象，电压值在线性 区间内，且几个通道变化同步；同时几个测振点数值 能和转速同步变化，无跳变现象，可以排除仪表上的 原因。

　　转速在 9 200 r/min 运行期间，压缩机联端径向轴 承振动波形图 (图2) 来看，振动频率以 1X 为主，其他 频率占比很小［1］，波形呈正弦波形。而在 6 000 r/min 往上提速过程中，联端振动上涨主要以 1X 变化为主 (图3)，变化幅值随转速变化敏感，与转速变化成正比 关系。且随转速的提升并没有下降的趋势，非联端的 振动值总体较小，在整个开机及转速调整过程中，振 动值波动均以 1X 为主，轴心轨迹为椭圆形，从图谱 的信息来看，压缩机转子出现了不平衡的特征［2］。结 合联轴器侧的振动值要高于非联端，由此推断不平衡 出现在联轴器部位。

　　为了进一步确定异常原因，验证振动与转速的关 系，对转速进行上下调整。查看机组振动值的变化情 况，结果在转速下降的同时，振动值也同步下降，转速 上升时，振动值随之上升，如图 1 所示，说明此次压缩 机联端的振动值变化与转速有较大的关联。有研究表 明：机组在转速变化时，振动值与相位突然变化，而与 机组的受热状态无关；而转速稳定后，振动值与相位 相对稳定，产生这种变化的原因可能是由于联轴器存 在缺陷造成［3］。

　　综上所述，通过现场检修情况及相关数据，开机 过程中出现的异常情况，SG8000 在线监测系统监测 图谱特征。得出结论为：压缩机组在联轴器处存在不 平衡，原因可能为检修过程中在联轴器各部件在安装 过程中位置与拆解时没有对正，所用螺栓、螺母、垫片 等存在重量偏差，联轴器螺栓出现松动等。因此，停机 后检修方向主要是检查联轴器是否按照图纸要求进 行安装，垫片是否有丢失，叠片是否存在损坏，联轴器 螺栓是否松动。同时对联轴器螺栓组件进行称重，查 看是否存在质量偏差，视情况对压缩机联端轴承间隙 进行复测。

　　4 解体检查处理

　　4.1 停机检查联轴器

　　停机后，对联轴器进行检查，叠片未发现损伤，联  轴器螺栓齐全，未发现松动现象，方向安装正确，但是  联轴器螺栓现场未见到标记，且压缩机端驱动螺栓露  出来的牙距不一致。在对联轴器及螺栓进行标记后， 进一步解体发现压缩机端联轴器的有 6 颗驱动螺栓， 其中 3 颗螺栓带有薄垫，带薄垫的 3 颗螺栓安装时应  该沿圆周均布。但从拆解的情况来看，第 2# 、4# 、5# 螺  栓带有薄垫，两颗带有薄垫的螺栓连在一起安装，未  均布。通过对螺栓进行称重 (表2)，带薄垫的螺栓重约148.56 g，不带薄垫螺栓重约 141.13 g，同种规格的螺 栓重量偏差在 0.05 g 以内，两种规格的螺栓重量相差 约 7.43 g。相邻两组螺栓的重量也应该要一致，而根据 现场安装情况，4# 与 5# 的重量和要比 1# 与 6# 的重量 和重 14.86 g。正是这个安装错误，造成了转子的不平 衡，最终导致转速提升后压缩机联端轴振动值偏高。

　　联轴器螺栓重量的分布不均匀是影响联轴器不 平衡的因素之一，因为联轴器的质心与回转轴线不重 合，在旋转时将产生不平衡的离心力。联轴器在旋转 过程中，产生的离心力与转速的平方成正比，因此转 速越快其离心力越大，这种不平衡的离心力必然引起 轴的振动。这也说明了为什么在低转速时，振动值变 化不大，在正常范围内，而随着转速的提升，振动值也 随之明显上涨，影响到机组的安全运行。

　　4.2 重新安装联轴器螺栓

　　联轴器螺栓组一般情况下，使用的规格一致，安  装时候可以互换使用，但该压缩机组所使用的螺栓组  并不相同，要求同种规格的螺栓组沿圆周均布安装， 并不能互换使用。这就要求回装时一定要注意安装位  置。为避免安装错误，常采取的办法是在拆除前对联  轴器及其螺栓做好标记，回装时要按照标记进行安  装。如果忘记做标记或者标记被抹除，且螺栓形式不一致时，可以按照图纸要求进行安装，还可以对螺栓 进行称重，看其是否存在偏差，防止因重量不同，导致 不平衡的产生。

　　此次机组联轴器螺栓安装错误的主要原因是拆 除前未对螺栓做好标记，安装过程中检修人员未能发 现螺栓组不一样，或者发现了认为少个或者多个薄垫 不会对机组造成大的影响。而这次安装质量问题导致 了压缩机联端振动值异常，给机组的安全运行造成了 一定的影响，需要重新停机才能处理联轴器螺栓，检 修人员技能需要提高，质检部门需要加强对联轴器螺 栓安装的质量管控。

　　查明原因后，按照现场标记顺序重新安装联轴器  螺栓，将 5#、6# 螺栓进行换位安装，其他螺栓位置不变， 确保 3 个带薄垫的螺栓沿圆周均布，重量偏差在合理  范围内。

　　5 重新开机

　　检修完成后，重新启机，启机过程中压缩机运行 平稳，通过临界时，压缩机各振动值不超过 40  μm，升 至正常转速后，机组各轴承振动值正常 (表3)，在正常 转速下，机组各点振动值不超过 25 μm，已恢复至检 修前水平，且振动值保持稳定。

　　6 结语

　　离心压缩机组振动出现异常后，为了机组的安 全运行，应立即进行故障分析与处理。故障分析应根 据检修数据，历史及现在的运行参数，利用状态监测 图谱，查出异常的原因所在，进行针对性的检修。本 次机组的故障是由于联轴器螺栓引起，不平衡量比 较小，没有出现过不了临界的情况。因此，根据机组 出现只有联轴器侧振动幅值相对偏高，且随转速同 步变化，及监测图谱显示频率以 1X 为主的情况，判 断出是由于联轴器引起的轴系不平衡造成，采取了 针对性的检修。同时，在检修过程中，还需要重视联轴器安装质量，避免因联轴器安装质量不良引起的停 机检修。

　　参考文献：

　　[1] 董芳玺. 大型离心机组运行状态监测与故障诊 断应用研究[D] . 济南：山东大学，2020.

　　[2] 王永晖. 离心压缩机转子不平衡故障分析与处 理[J] . 云南化工，2020 (9)：131-133.

　　[3] 孙忠旭. 核电汽轮机振动故障诊断与处理[J]. 东方 汽轮机，2020 (3)：73-77.