冷冻机振动超标分析及处理

1 引言

2020 年 6 月在某装置新建 4. 02×104t/a 液态乙烷的汽车卸车设施新安装一台冷冻机机组，该机组为撬装设备，主机生产厂家为 YORK，设备型号 RWF Ⅱ 399E-CU。安装完成后，在试运过程中，监测冷冻机和电机的振动偏大，在增加冷冻机负荷的过程中，振动逐渐上升，超过国家要求振动标准值。

2 故障现象

新安装冷冻机于 2020 年 6 月 7 日调试完毕后试运行，当冷冻机负荷为 29% 时，冷冻机振动烈度最大值为 7.0mm/s ，根据 GB/T 7777-2003《容积式压缩机的振动测量与评价方法》允许最大值为 11. 2mm/s ，接近振动允许的最大值。电动机振动烈度最大达到 7. 2mm/s ，根据GB/T 6075 的标准，允许最大值为 4. 5mm/s ，振动区域由 C 升至 D 区，不能满足设备长周期运行要求。在冷冻机负荷提高到 45%、65% 后，冷冻机与电机振动没有下降，冷冻机从动轴垂直方向振动烈度最高达到 11. 2mm/s ，电机振动烈度最大达到 8. 2mm/s 。2020 年 6 月 23 日对电机进行单试，电机各测点数据均超标，驱动端水平振动烈度达到 9.2mm/s. 。目前电机与冷冻机振动均超过国家标准。

3 原因分析

3.1 电动机振动图谱分析

对电机非驱动端频谱分析（单试电机监测数据），电机各测点数据均超标，且水平振动幅值较大，非联轴器端水平振动达到 9. 0mm/s 。查看电机非驱动端水平测点波形图，为典型的正弦波（如图一）查看电机非驱动端水平测点频谱图，一倍频占主导为 8. 7mm/s ，100HZ频率成分幅值 2.3mm/s ，且电机各测点均为一倍频占主导，说明电机存在一定的动不平衡或基础刚性不足的问题。

图一：电机非驱动端水平波形频谱图

电机驱动端水平方向振动烈度6. 6mm/s ，波形为典型的正弦波，频谱中主导频率为1 倍频，

其他频率成分可以忽略；其振动形式与非驱动端相似；电机驱动端水平测点频谱图，一倍频

占主导为 8.7mm/s ，同样说明电机存在一定的动不平衡或基础刚性不足的问题。（如图二）

图二：电机驱动端水平波形频谱图

3.2 冷冻机振动图谱分析

从主动轴驱动侧垂直方向振动频谱看，频谱中工频（ ）的频率成分占主导，在200HZ 处存在幅值为 2. 27mm/ε 的频率成分，为螺杆啮合频率，在400HZ 处存在幅值为3.16mm/s 的频率成分，为螺杆啮合频率的 2 倍频。从主动轴轴向方向振动频谱看，频谱中工频幅值较低，199HZ 与 398HZ 占主导。从动轴非驱动侧垂直方向振动频谱，频谱中工频（5. 4mm/ s）的频率成分占主导，在 199HZ 处存在幅值为 1. 32mm/s 的频率成分，为螺杆啮合频率，在398HZ 处存在幅值为 1.23mm/s 的频率成分，为螺杆啮合频率的2 倍频。（如图三）

图三：主动轴驱动侧垂直、轴向方向振动频谱

从上述监测图谱中可分析出，机组振动大的主要原因是电机转子动不平衡，造成电机振动超标，从现场实际情况来看，重 3.2 吨的分液罐安装在两只支腿上，重 6.5T 的电机安装在分液罐顶部，电机存在“头重脚轻”刚性不足的问题，放大了机组振动。

4 问题处理

4.1 电机做动平衡试验

对电机进行单机测试，电机振动幅值最大为 4.5mm/s ，电机在单机测试时振动偏大。将电机返厂重新做动平衡。经测试，电机初始动不平衡量达到 29g ，经动平衡试验后不平衡量下降至3.2g，降低电机自身振动大的问题。

4.2 冷冻机基础加固

对冷冻基础进行加固，在撬装基础上选定柱脚，利用柱脚在基础两次安装门型支架两处，采用焊接方式分别加装在冷冻机基础两侧，增强冷冻机基础刚性，解决基础刚性不足的问题（如图四）。避免冷冻机振动与分液罐的相互影响，达到消除振动的目标。

图四：现场框架增加支撑

4.3 处理前后振动对比

经过电机动平衡试验后，电机振动由最大振幅9. 06mm/s 降低为1. 63mm/s ，振幅下降明显，电机振动由D 区提升到A 区。冷冻机振动由 10.41mm/s 降低为 1.61mm/s ，振幅下降同样明显，冷冻机运行达到国家标准GB/T 7777-2003 的运行要求。

五 结论

目前状态监测技术在不断的发展，炼化企业的动设备运行稳定，才能保证企业的平稳生产，利用状态监测技术发现设备运行振动大故障，并分析出具体问题原因，对症下药才能够最快的解决问题，同时也降低成本。

参考文献：

[1]GB/T 19410-2003. 螺杆式制冷压缩机 . 中国机械工业联合会 .

[2]SHS01003-2004. 石油化工旋转机械振动标准 . 中国石化出版社 .

[3] 沈庆根，郑水英. 设备故障诊断. 北京. 化学工业出版社，2016.9

[4] 石油化工设备维护检修规程第三册. 中国石化出版社，2022.1