某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断案例

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　　一、故障设备概况
　　压缩机为英格索兰公司XLE24往复式，一级缸和二级缸成90度配置。电动机为通用电气公司同步电动机，转速为450转/分=7. 5赫兹，测点布置如图1、2所示。

　　图1 压缩机测点布置

　　图2 压缩机出口管道布置及测点位置示意

　　二、振动实测数据

　　图3 3H测点的频谱

　　6#机3H测点的频谱表明：转速两倍频率2*RPM的振动幅值最高，达到4. 98毫米/秒峰值。通常这种类型往复式压缩机的二次往复力会超过一次转速频率激振力，因此引起的二次力2*RPM频率振动会超过1*RPM转速基频分量的幅值。振动总量为6.81毫米/秒峰值，而这种压缩机的振动允许值为12.70毫米/秒峰值可见，压缩机本身振动合格。

　　图4 测点9处的频谱

　　6#机测点9处的频谱表明：转速两倍频率2*RPM的振动幅值最高，达到39.37毫米/秒峰值。通常这种类型往复式压缩机的二次往复力会超过一次转速频率激振力，因此引起的二次力2*RPM频率振动会超过1*RPM转速基频分量的幅值。振动总量为42.42毫米/秒峰值或39. 99毫米/秒有效值，管道振动很大。

　　三、配管振动故障诊断与处置
　　与往复式压缩机相连接的管道常常会受来自压缩机的强迫振动频率的激励而产生共振。由于XLE型往复式压缩机的一次和二次往复力常会激起转速基频1*RPM和转速二倍2*RPM频率的明显振动，所以必需使配管的自振频率远离这些一次和二次往复力强激振频率。

　　不仅这些压缩机的强迫振动频率会激起配管和结构的机械自振频率振动，而且往复式压缩机压缩的空气的压力脉动也会激起管道内空气的声学自振频率振动(声学自振频率需要在管道内安装压力传感器，通过FFT分析仪频谱分析测定)。配管和结构的自振频率可以用锤击法等测定。

　　图5 无支撑时，测点9处自振频率实测结果

　　无支撑时，在测点9处实测的出口配管的自振频率为Fn=870rpm=14.5赫兹，它比压缩机2*RPM=900rpm=15赫兹仅低3.3%。

　　图6 加支撑后，测点9处自振频率实测结果

　　加支撑后，在测点9处实测的出口配管的自振频率为Fn=675rpm=11.25赫兹，它比压缩机2*RPM=900rpm=15赫兹低25%，这样，使出口配管的自振频率有效地偏离了2*RPM激励频率，从而避免发生配管共振。


　　四、排除故障后的效果比较

　　图7 排除故障前后振动实测比较

　　6#压缩机出口管道增加支撑后，改变了出口管道的自振频率，避免了出口管道的共振，从而管道振动大幅度下降，2*RPM振动分量幅值从39.37mm/s峰值下降到3.58mm/s峰值，减小91%。

　　本故障案例来自于罗克韦尔自动化(厦门)有限公司大连分公司。