一、前言
大慶油田一臺型號為VF-2.4/4-240的往復式壓縮機，電機功率150KW，轉速為980RPM/Min，公稱(chēng)容積為2.4 m2/min，工作介質(zhì)為天然氣，吸氣壓力:0.4Mp,額定排氣壓力24Mp。壓縮機的結構布置如圖1所示。
圖1 壓縮機的結構布置圖
該壓縮機自從2007年1月5日安裝后，壓縮機的振動(dòng)一直很大，直至2009.5機組因振動(dòng)超標導致管線(xiàn)破裂停機，在此期間曾對機組同心度進(jìn)行調整，并更換壓縮機的曲軸、刮油環(huán)、活塞桿、密封填料和氣缸等部件，且返廠(chǎng)整修，為機組增加橡膠墊片，開(kāi)機運行，機組的振動(dòng)值仍然達到60mm/s。針對這一情況，于2009年大慶油田有限公司委托對該往復式壓縮機進(jìn)行全面的系統的振動(dòng)檢測和故障診斷分析。
二、開(kāi)機前“敲擊試驗”診斷測試
根據客戶(hù)提供的情況，首先在機組停機的狀態(tài)下,對其底座、缸體、支架等部位進(jìn)行“敲擊試驗”測試，以確認各個(gè)測點(diǎn)的自然頻率。如圖2所示。
一、前言
大慶油田一臺型號為VF-2.4/4-240的往復式壓縮機，電機功率150KW，轉速為980RPM/Min，公稱(chēng)容積為2.4 m2/min，工作介質(zhì)為天然氣，吸氣壓力:0.4Mp,額定排氣壓力24Mp。壓縮機的結構布置如圖1所示。
圖1 壓縮機的結構布置圖
該壓縮機自從2007年1月5日安裝后，壓縮機的振動(dòng)一直很大，直至2009.5機組因振動(dòng)超標導致管線(xiàn)破裂停機，在此期間曾對機組同心度進(jìn)行調整，并更換壓縮機的曲軸、刮油環(huán)、活塞桿、密封填料和氣缸等部件，且返廠(chǎng)整修，為機組增加橡膠墊片，開(kāi)機運行，機組的振動(dòng)值仍然達到60mm/s。針對這一情況，于2009年大慶油田有限公司委托對該往復式壓縮機進(jìn)行全面的系統的振動(dòng)檢測和故障診斷分析。
二、開(kāi)機前“敲擊試驗”診斷測試
根據客戶(hù)提供的情況，首先在機組停機的狀態(tài)下,對其底座、缸體、支架等部位進(jìn)行“敲擊試驗”測試，以確認各個(gè)測點(diǎn)的自然頻率。如圖2所示。
圖2 “敲擊試驗”測試圖
根據“敲擊試驗”測試結果，經(jīng)計算，發(fā)現機組存在的32.5HZ自然頻率及其諧頻正好與壓縮機旋轉工頻的2倍重合，據此，懷疑機組是否存在32.5HZ處的共振頻率。
三、開(kāi)機時(shí)“升速試驗”診斷測試
在壓縮機啟動(dòng)過(guò)程中，對機組進(jìn)行“升速試驗”測試，以確認機組在不同轉速下的振動(dòng)情況。如圖3所示。
圖3 “升速試驗”測試圖
根據“升速試驗”測試結果，如上圖所示能明顯看出，機組存在2倍工頻的振動(dòng)變化趨勢，但在800rpm/min時(shí)，機組的振動(dòng)趨勢明顯變小，據此，懷疑機組在2倍工頻處存在共振的現象。
四、正常運行時(shí)的數據采集
在壓縮機正常運行時(shí)，對機組進(jìn)行振動(dòng)數據的采集，以確認機組存在的潛在故障。如圖4、5所示。
圖4 3級氣缸垂直方向頻譜圖
圖5 4級氣缸垂直方向頻譜圖
從圖4-5可以看出，振動(dòng)主要以二倍工頻為主，且振動(dòng)總值達到67.83mm/s,根據“敲擊試驗和升速試驗”兩步確認，分析認為較高的2倍工頻應為不對中或機組的共振導致，根據現場(chǎng)提供的信息，基本鎖定為共振導致。同時(shí)因較大的振動(dòng)導致機組出現松動(dòng)現象。
五、相位分析
為進(jìn)一步分析導致共振的根本原因，于是對機組進(jìn)行相位測試。測試位置及角度變化如圖6、7所示：
圖6 相位測試的位置
圖7 相位測試的角度的變化
根據相位的測試結果分析，發(fā)現壓縮機底座與地面存在明顯的相位變化，據此，判斷導致共振的原因為基礎剛度不足。
六、變頻應用
為排除共振導致的振動(dòng)，筆者建議在不影響工藝和生產(chǎn)的情況下，使用變頻裝置，避開(kāi)其共振點(diǎn)，客戶(hù)現場(chǎng)直接調用備用變頻裝置，將速度避開(kāi)共振點(diǎn)運行，最終鎖定在650rpm/min，振動(dòng)值的大小在＜9mm/s。其變化結果見(jiàn)圖8、9所示：
圖8 3級氣缸垂直方向趨勢圖
圖9 4級氣缸垂直方向趨勢圖
七、結論
盡管在不影響工藝生產(chǎn)的情況下，通過(guò)變頻的方式將往復式壓縮機的振動(dòng)降下來(lái)，但筆者認為地基強度的不足是導致共振的根本原因，要想徹底解決共振問(wèn)題，需要對基礎重新改造。
