（国家能源集团，包头 014060）

0 引言

在气相法条件下，聚乙烯硫化床反应器运行过程中，其动力支持主要由K-4003来实现。以硫化床和冷却器为载体，补偿循环气流并产生压降作用，最后在标准气速支持下，反应器床层达到硫化状态。当K-4003处于稳定运行状态时，轴振动保持为10 μm，随着轴振动的上升及其幅度的加大，相关数据攀升至40 μm，并且有持续上升的态势，这对装置与设备的安全运行都造成了阶段威胁。文中主要通过DP1500采集振动数据，通过相关振动软件开展频谱分析，以便准确判断振动原因。

1 循环气压缩机K-4003存在的问题

1.1 数据采集

在数据采集过程中，以轴两端垂直方向与轴向点实施监测，分别确定径向与轴向位移测点。在监测一段时间后，将不同时期下径向东侧点振动数据变化情况列举出来，以便进行对比分析。通过观察可以发现，循环气压缩机振动数据严重超标，已经趋近于报警值。

1.2 FFT频谱分析法

频谱分析方法的应用比较常见，其以快速傅立叶变化为支持，也称作FFT分析法。该分析法的原理在于以频谱分析为依据，将诊断信息提取出来，之后进行表达，常用的频谱图包括幅值谱、功率谱等。就幅值谱分析法来看，振动信号x（t）的傅立叶变换谱的计算为X（f），整个计算过程以振动信号、虚谱、实谱等为支持，通过转换等方式可计算出幅值谱或FFT谱，对信号中频率成分幅值大小及其沿着频率轴进行分布的情况加以表示[1]。

幅值谱主要应用于机械故障诊断方面，通过该方法能够对振动信号进行分析，明确其中频率成分及谐波分量等，并对谐波分量中突出成分复制进行确定，进而为故障分析提供参考信息。

1.3 频谱图

通过对频谱图进行仔细观察和分析，能够对机器振动幅值以及转动频率之间关系形成一个清晰的认知，并通过曲线形式反应出来。在这一曲线图中，以转动频率为横坐标，以振幅峰值为纵坐标。在实际操作过程中，以故障诊断软件来对K-4003进行检测，可以获得振动频谱图（如图1所示），分别为不同测振点下的频谱。

图1 震动频谱

K-4003循环气压缩机保持3 000 r/min的工作转速，实际转动频率保持为50 Hz。通过观察图1可以发现，1倍频的条件下，不同测振点所达到的振动幅值也存在明显差异，通过对比可知，当转动频率为50 Hz时，1倍频下的振动幅值保持最大状态，其与分量相对较小。表明当基频振动分量处于增长状态时，会导致振动峰峰值出现增长。

2 K-4003振动原因分析

2.1 振动原因分析

在聚乙烯装置循环气压缩机运行过程中，基于以往运行经验出发进行分析可以发现，导致K-4003出现振动的原因是多方面的，当探头处于失效状态时，会影响测试数据的精准度，导致设备运行受到影响，进而出现振动。当转子对中不理想，轴出现弯曲，机械处于松动状态，或者存在摩擦问题时，也会导致设备出现振动。观察压缩机内部状态，若气流的稳定性不足，会影响K-4003运行的稳定性。当旋转失效或者出现喘振情况时，轴承出现磨损，严重情况下可能会失去其自身效用，油膜振荡与蜗动，转子平衡性不足等，这些因素都会影响K-4003运行的稳定性，导致出现振动问题[2]。以专用设备来进行检测并开展综合分析之后，可以确定探头失效、机械松动、旋转失效、压缩机气流不稳以及油膜振荡与蜗动这几项因素可以排除。

转子对中不理想情况，通过观察循环气压缩机可以发现，其转轴与电机主轴之间存在轴系，主要由联轴器来进行联接，一旦安装不精准，或者机器基础松动等，极易导致轴系出现平行位移不规范、角度位移不合理，会影响轴系对中变化，导致误差出现。在动态效应的作用下，导致整个设备出现轴承损坏、油膜失稳以及异常振动等。振动特征主要表现在频率和振动方向这两个方面，在频率方面，受到转子不对中差异化型式的影响，平行不对中情况下，主要激发2倍频，而角度不对中情况下，则出现同频振动突出问题。就振动方向来看，平行不对中的情况下往往会出现大径向振动。由于K-4003振动以1倍频为主，因此转子不对中不是导致K-4003振动的主要原因。

就转子弯曲来看，主要包含永久性和临时性，当转子结构不合理或者材质不均匀时，转子极易出现永久性弯曲，并且随着存放不合理或者热态停车等因素的影响，其自然弯曲或有所加大。而当暖机操作不正确、存在较大预负荷等问题时，就会导致转子出现临时性弯曲。观察频谱图和时域图可以发现，转子弯曲存在二倍频分量，当转速较低时，转子工频振动幅值要明显大于开车时的数值，由此可以分析，轴弯曲因素可以被排除。

就摩擦来看，部分摩擦时，转子与静止部分的接触是偶然的，所造成的破坏性较小，机器运行中的风险因素也比较小。而在整周环状摩擦条件下，摩擦处于密封状态，所产生的分数谐波振动分量相对较高，但其与K-4003频谱图存在出入，因此摩擦因素得以排除[3]。

就轴承磨损与失效来看，在频谱图中，轴承磨损与失效主要表现在1倍频、2倍频等方面，频谱图反应存在出入，径向轴承不存在变化，因此轴承磨损与失效因素可以被排除。

就转子不平衡来看，其主要表现在两方面，其一是转子系统质量存在偏心，这与转子制造误差、材质不均匀等相关。其二是转子部件缺损，这与运行过程中转子腐蚀、磨损等相关，导致零部件出现损坏与脱落等，最终导致转子不平衡。从振动方向特征来看，径向振动相对较大，初步判断转子不平衡是导致K-4003振动异常的根本原因，在振动1倍频和振动方向这两方面都存在相符性。

2.2 判断转子不平衡

转子不平衡主要体现在原始、渐变和突发这三个方面，分别具有各自特征，结合频谱图进行观察可以发现，1倍频下K-4003振动表现出渐变稳定，随着振动值的不断增大，轴向振动较小，以径向垂直和水平振动比较明显，这是导致转子不平衡的首要因素。偏心质量的出现，与转子受到腐蚀和磨损相关，在高速旋转状态下，极易导致转子在径向位置出现失衡，因此可以判定，压缩机振动超标的原因就在于转子渐变不平衡。

3 结束语

通过分析可知，转子不平衡是导致压缩机出现振动超标的主要原因，在实际解体检修的过程中，需要令循环气压缩机保持停车状态，最终判断可通过检修情况以及检修后设备振动情况来加以验证。通过对聚乙烯装置循环气压缩机的振动进行研究，能够把握振动原因，并采取有针对性的检修操作，以维护循环气压缩机的稳定运行，维护聚乙烯装置的运行效率，避免企业生产受到影响。