一臺五級高壓離心壓縮機在9000~9600RPM的轉速下成功運行了20多年，壓縮機用于制冷服務，在整個運行歷史中，它遇到的機械問題很少。計劃大修期間，機組被拆開進行機械檢查，并安裝了備用轉子。在過去的4年里一直在運行的轉子被送到車間進行常規(guī)的裝配跳動，外徑以及葉輪相對于推力環(huán)軸向位置的測量。在這些轉子測量結束后，一個過分熱心的車間主管要求將疊加轉子拆卸，這時，他們開始進行裸軸的不圓度測量、鍵槽檢查，以及測取葉輪、推力盤和平衡鼓上的孔尺寸。
轉子檢查工作及時進行，大修完成后，壓縮機帶著備用轉子重新啟動。在大約3000RPM轉速下，壓縮機吸入了某種異物，完全破壞了級葉輪。機組沒有配備自動停車，壓縮機在嚴重損壞的情況下運行了幾分鐘。隨后的檢查顯示，吸入端軸頸軸承損壞，軸被嚴重劃傷。在這時，的選項是打開機殼，拉出備用轉子，重新安裝另一個具有現有Z好的軸承和密封的轉子。不幸的是，另一個轉子散落在整個車間，負責任的車間主管非常尷尬。
實際上，在所有運行的工廠切換過程中轉子從機器上拆卸下來，直到工廠已經運行了一個星期或更長時間才允許拆卸。在這個例子中，車間主管操之過急，下令拆卸壓縮機轉子，危及了工廠的啟動。選擇是有限的，要做的就是重新組裝舊轉子，在車間的平衡機上做一個快速的檢查，然后把這個轉子塞回壓縮機里。這給車間的工作人員帶來了很大的壓力，他們忽略了轉子組裝的基本原則：要么做好，要么重做。他們急匆匆地完成了這項工作，盡管疊加的轉子殘余的不平衡不同于進來時的檢查報告，他們還是繼續(xù)把舊的轉子重新裝回了壓縮機殼體。在隨后的啟動過程中，壓縮機從低速滾動到Z小調速器轉速呈現出波動的振幅。隨著機組繼續(xù)運行，溫度開始穩(wěn)定，徑向軸振動的波動趨于增加，然后穩(wěn)定于干凈光滑的軸心軌跡。隨著時間的推移，高振動周期的嚴重性增加，低振動狀態(tài)也惡化。圖1顯示了機組連鎖之前軸振動繪圖。
圖1 軸位移軌跡和波形，中間壓縮機葉輪不平衡和松動
注意時域圖呈現的經典幅值調制特征，加上軸心軌跡的徑向脈動。實際上，軸心軌跡的振幅從Z小1.0擴大到Z大5.4mil-PP，多個鍵相點顯示在軌跡上，表明存在一個正進動圓形次同步振動成分。對1X同步振動的檢查表明一個正進動，振幅在1.0到2.5 mil-PP之間變化。
壓縮機驅動側和非驅動側軸承都顯示出相似的特性，壓縮機的吸氣端、推力端略低于排氣端軸承。這種高振動狀態(tài)在壓縮機兩端出現和消失是一致的，即使是在這臺機器上工作多年的經驗豐富的工人也認為，當地板格柵開始從保持槽中彈出時，一定是出了問題。振動數據被記錄下來，機組Z終被關閉，以減少對可用的壓縮機轉子組件的進一步損害。
圖2 垂直軸位移頻譜圖，壓縮機中間轉子不平衡和松動
機組安全停機后，更詳細地分析了記錄的振動數據。例如，圖2中的譜圖記錄了垂直渦流探頭在與圖1所示軸心軌跡和波形相同的時間內所測到的頻率特征。兩個主要的頻率分量是1X振動9420RPM和2.4mils-PP，加上一個更大的分量，8940CPM和3.1mils-PP。這兩個主要分量之間的差值提供了480CPM(=9420-8940)的較低邊帶，兩個主要分量的和得到一個18360CPM的上邊帶(=9420+8940)。根據幅值調制所列的定義，可以合理地得出這樣的結論：觀察到的行為是一個明確定義的調幅。
由于它是一個運行速度分量與在大約95%的運行速度下較大的分量之間存在的幅值調制交互作用，所以將轉子視為罪魁禍首是合理的。如果這是一個信號求和狀態(tài)，那么對潛在問題的尋找就必須擴展到更廣泛的基礎上。但是，由于這是一種調幅現象，因此所有努力全部針對旋轉部件。
進一步分析全速數據顯示，95%的分量頻率周期性增加，并鎖定在運行速度運動。在此狀態(tài)下，軸的振動幅值下降，壓縮機表現為相當正常。然后，在沒有明顯原因的情況下，次同步分量會重新出現，漂移回低于運行速度5%的位置，并且伴隨振動振幅增大。同樣，壓縮機的兩端表現出同樣的行為，具有非常相似的振動水平，由于這是一個合理對稱轉子，這表明故障發(fā)生在壓縮機轉子中間位置。
壓縮機負荷的變化對分析這一問題是有益的，但這種選項是不可能實現的。在Z后的分析中，得出了壓縮機中跨葉輪松動的結論，推測在自由旋轉狀態(tài)下，松動的葉輪運行速度?降到95%。在這種情況下，葉輪的殘余質量?平衡加上偏心率對轉子產生了正向圓強迫激勵。由于這發(fā)生在一個與軸轉速不同的頻率，它導致了兩種不同的激勵，一個激勵是在軸轉速處產生的，另一個激勵是由松動葉輪的旋轉頻率引起的。此外，隨著松動的葉輪繼續(xù)旋轉，葉輪孔與軸外徑之間的摩擦會導致局部發(fā)熱，這可能導致葉輪孔收縮回軸上，暫時消除95%的松動輪頻率。當制冷劑流冷卻軸和葉輪后，葉輪Z終會由于松動重新啟動整個循環(huán)，并減速到95%的運行速度。
停機后，拆卸壓縮機，拆卸開疊加的轉子，確定壓縮機中間葉輪確實松動。造成這個輪子松動的主要原因是在車間匆忙地重裝這個轉子時，沒有安裝葉輪鍵。在低速車間平衡機上有這個問題的指示，但是負責人選擇忽略這個信息。再一次，機器根據物理定律做出反應，而相關的人傾向于通過情感而不是良好的工程慣例來管理。
（來源：普迪美狀態(tài)監(jiān)測）
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