五矿营口中板有限责任公司动力厂建有两套
15000m3/ h 空分设备(1 # 、2 # 空分设备) , 其配套
的进口2X2MSGE + 3ARC/ 30 型空气增压机采用4
级压缩、两组齿轮箱的离心压缩机, 主要设计参数
为: 入口流量28000m3/ h 、入口压力0157MPa 、排
气压力613MPa 。
1 　振动值高
111 　故障现象
2006 年7 月1 日, 安排1 # 空分设备空气增压
机检修, 主要是解体清洗油冷却器水侧污垢, 提高
其冷却效率; 同时更换了一至四级转子的测振探头
(空气增压机从2003 年10 月运行以来, 第一次更
换测振探头) 。检修后, 在试车加载过程中发现一、
四级转子轴振动值突然升高, 当压力升高到
413MPa 时, 振动值超标, 空气增压机联锁跳车。
初步分析认为, 在更换测振探头之后出现了
一、四级轴振动值升高的现象, 有可能是探头质量
或安装质量存在问题。于是拆卸检查一、四级测振
探头端部保护层是否碰伤, 而且重新安装探头。安
装时要格外小心, 因为无法目测距离, 当探头碰触
到轴壁后再退回, 然后测量间隙电压, 再根据间隙
电压调整距离, 并经检查确认无误。机械部分检查
了蜗壳出入口连接螺栓, 没有发现松动迹象。
又进行第二次试车, 当空气增压机加载到
210MPa 时, 一级转子轴振动值为19μm , 四级转
子轴振动值为17μm。使用手持式测振仪检测的振
动值为: 一级转子18μm , 四级转子15μm。当空
气增压机加载到413MPa 以上时, 一、四级转子轴
振动值迅速升高, 空气增压机跳车。一级转子轴振
动值由19μm 上升到43μm , 四级转子轴振动值由
17μm 上升到35μm , 空气增压机转子轴振动联锁
值见表1 。
表1 　空气增压机转子轴振动联锁值
单位: μm
名　称
报警值停车值
低限高限低限高限
一级转子— 34 — 43
二级转子— 31 — 39
三、四级转子— 28 — 35
112 　故障检查及原因分析
空气增压机两次试车失败, 因此必须确定一、
四级转子轴振动值升高的原因。首先根据仪表仔细
测量了一、四级测振探头的间隙电压, 确定没有问
题; 又检查了一、四级转子出入口各部连接件, 也
没有问题。于是马上联系生产厂家专业维修人员到
现场进行检测确认。专业人员用数据采集振动分析
仪进行在线检测分析, 结果也反映出一、四级转子
轴振动值超标。由于采用3 种检测方式(测振探
头、手持式测振仪和数据采集振动分析仪) 的检测
结果一致, 因此确定转子轴振动值高的原因在于转
子本身。
解体检查空气增压机两组齿轮箱, 在拆卸入口
导叶时发现, 导叶与蜗壳之间连接处有1 块变形的
不锈钢残片(规格: 10mm ×6mm ×1mm) 将一级
叶轮入口叶片部位打伤, 转子的负荷端轴承间隙值
为0127mm。当拆卸四级转子时又发现叶轮也有刮
伤现象, 固定四级扩压器盘的12 颗M5 螺丝断掉
了5 颗, 扩压器盘的9 张不锈钢调整垫片(规格:
0105mm) 掉了三分之一, 四级转子双侧轴承表面
有油膜炭化的现象。
11211 　一级转子振动原因
管道里的不锈钢残片将叶轮打伤, 转子的动平
衡遭到破坏, 负荷端轴承磨损间隙增大。
11212 　四级转子振动原因
叶轮被异物刮伤, 扩压器盘固定螺丝断掉, 扩
压器盘调整垫片被吹碎, 并掉落了三分之一, 破坏
了转子的动平衡。
11213 　扩压器盘固定螺丝断裂原因
由于固定扩压器盘的螺丝松动, 扩压器盘与蜗
壳之间形成了间隙, 高压气流进入扩压器盘调整垫
片后从气封处泄漏出去, 在空气增压机长期运行过
程中被高压气流吹碎的垫片挤压在一起, 形成了一
种向外的膨胀力, 将螺丝逐颗挤断。
113 　排除措施
(1) 将一、四级转子拆卸下来, 送到生产厂家
修复损伤的叶轮, 转子重新调校动平衡。
(2) 更换扩压器调整垫片, 改用0145mm 的不
锈钢板重新制作调整垫片, 以增加垫片的强度。并
将断掉的扩压器盘固定螺丝全部取出, 将原来的
M5 丝孔改为M6 丝孔, 以增加螺丝强度。
(3) 更换一级转子负荷端轴承及四级转子双侧
轴承, 更换一、三级油封(在运行中有漏油现象) ,
重新调整一、四级转子测振探头的间隙电压。
(4) 解体三、四级冷却器, 拆卸扩压器盘, 检
查并清除被吹碎的垫片等异物。紧固齿轮箱底脚螺
丝, 检查机组定心值。
处理完毕后, 空气增压机进行了第一次负荷试
车。当加载到610MPa 时, 一级转子轴振动值保持
在11～13μm , 基本没有变化; 四级转子轴振动值
保持在20～23μm , 并随着压力的升高略有上升。
根据上述情况得出两种解决方案。
第一种方案: 转子已经做过动平衡处理, 如果
将出口压力设定在610MPa 以下空气增压机可以运
行, 等待转子备件到位后再进行更换。但是, 备件
到货的周期最少得半年以上, 在这期间没有把握确
保四级转子轴振动值不再升高。
第二种方案: 四级转子轴振动值高, 就是因为
动平衡精确度不够。要想彻底排除故障, 还得重新
解体齿轮箱、拆卸四级转子, 并送到生产厂家重新
校正动平衡, 需要增加两天的检修工期。
为了确保空气增压机在直到空分设备大检修前
的运行期间不出现问题, 最后决定采纳第二种方
案, 拆卸四级转子重新做动平衡。重新安装后, 第
二次负荷试车时四级转子轴振动值下降到15 ～
18μm。笔者认为, 虽然四级转子轴振动值较高一
些, 但比较稳定, 空气增压机运行安全。
为了不影响生产, 决定让空气增压机正常启动
运行。在运行期间加强对空气增压机进行点检, 并
严密关注一、四级转子轴振动值发展趋势, 确保设
备正常运行。
2 　振动值飘移波动
2007 年11 月12 日, 转子备件全部到位后,
1 # 空分设备大检修。在这期间, 空气增压机共运
行了一年半时间, 其间运行正常, 一、四级转子轴
振动值基本不变。
211 　故障现象
这次大修中, 更换了空气增压机一、四级转
子、负荷端轴承、气封、四级扩压器盘调整垫片及
测振探头。检修后, 空气增压机进行负荷试车, 一
级转子轴振动值由原来的13μm 下降到10μm , 而
四级转子轴振动值为24～32μm , 接近跳车值, 并
且轴振动值上下飘移, 波动范围很大。
212 　故障原因分析
在大修中彻底更换了存在缺陷的零部件, 因而
在检修质量上不会出现问题。必须从其他方面寻找
故障原因, 重点应该确认四级转子测振探头部分是
否有问题, 因为只有四级转子测振探头安装的位置
是在蜗壳和齿轮箱之间, 暴露在外部, 也是最容易
出现问题的薄弱环节。
通过多次对探头进行拆卸和调整, 发现由于四
级探头部位悬臂过长、强度不够, 探头安装的位置
恰好被更换的气封泄漏的部分气流吹扫到, 使得探
头测量的数据上下飘移, 形成假数据。故障原因属
于设计、安装时的缺陷和不足。
213 　改进措施及效果
将原来设计安装的探头底座拆除掉, 重新进行
设计、制作。在安装探头时, 缩短固定探头悬臂的
长度来增加其强度。探头安装调整后, 空气增压机
进行负荷试车, 四级转子轴振动值由原来的18μm
下降到10μm , 问题彻底解决。检修前后空气增压
机一、四级转子轴振动值的变化见表2 。
表2 　检修前后空气增压机一、四级转子轴振动值变化表
单位: μm
项　目一级转子四级转子
检修前16～18 12～14
更换探头后试车19～43 17～35
检修后第一次试车11～13 20～23
检修后第二次试车11～13 15～18
大修后第一次试车10～11 24～32
大修后第二次试车10～11 9～10
　　目前, 空气增压机已连续稳定运行了8 个多
月, 为公司生产提供了有力的保障。
3 　结束语
通过这两次对空气增压机转子轴振动值高的故
障处理, 认识到对空分设备故障的分析要充分开拓
思路, 从多方面对问题进行细致、深入的分析, 这
样才能早日发现故障原因并找到合理的措施, 使空
分设备早日恢复正常运行。