焦化离心式压缩机位移、振动波动原因分析及对策

2008.No7５２
摘要：本文以胜利石化总厂焦化装置富气压缩机为例详细分析离心式压缩机位移、振动波动产生的原因及各种情况下的处理方法。

文中对位移、振动产生及测量做了较为详尽的描述。

关键词：压缩机 轴位移 轴振动 干扰 故障处理
一、使用现状
焦化装置富气压缩机为１９９０年德国ＢＯＲＳＩＧ公司生产的产品，主要有ＧＡ３５５／８型两端８级离心式压缩机和Ｂ５Ｓ－４型凝气型汽轮机，通过ＧＸ－２２型增速箱连接而成的机组。

机组运行一直平稳，位移、振动指示正常，但从２００４年底开始多次出现透平位移波动、压缩机振动多次跳变的等情况，曾经由于位移波动造成联锁停机，给装置连续生产造成较为严重的影响。

造成这种状况的主要原因：（一）测量设备老化，线性不好，绝缘性能下降。

（二）机体本身存在问题（转子磨损严重、增速箱与压缩机不在一条线上等）。

（三）工艺原因（蒸汽温度压力下降、造成带水，使叶轮受力不平衡）。

二、位移、振动的产生
（一）位移的产生：首先是由于有轴向力的存在，其次从机组设计、制造、安装方面为了平衡压缩机的轴向力，通常采取了：设置平衡盘、设置止推轴承、采用双进气叶轮、叶轮背靠背安装。

但是在运行中由于平衡盘等密封件的磨损、间隙的增大、轴向力的增加、推力轴承的负荷加大，或润滑油量的不足，油温的变化等原因，使推力瓦块很快磨损，转子发生窜动，静动件发生摩擦、碰撞、损坏机器。

为此压缩机必须设置轴向位移保护系统，监视转子的轴向位置的变化，当转子的轴向位移达到一定规定值时就能发出声光讯号报警和联锁停机。

（二）振动的产生：离心压缩机是高速运转的设备，运行中产生振动是不可避免的。

但是振动值超出规定范围时的危害很大。

对设备来说，引起机组静动件之间摩擦、磨损、疲劳断裂和紧固件的松脱，间接和直接发生事故。

故此，压缩机必须设置机械振动保护系统，当振动达到一定规定值时，就能发出声光讯号报警和联锁停机。

三、位移、振动的测量
主要利用感应电涡流原理，当带有高频电流的线圈靠近被测金属时，线圈上的高频电流所产生的高频电磁场便在金属表面上产生感应电流，电磁学上称之为电涡流。

电涡流效应与被测金属间的距离及电导率、磁导率、线圈的几何形状、几何尺寸，电流频率等参数有关。

通过电路可将被测金属相对于传感器探头之间的距离变化转换成电压或电流变化。

电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。

位移的测量应用的直流部分信号，振动的测量应用的交流部分信号，易受电磁干扰影响。

四、位移、振动测量回路的组成
（一）传感器探头与壳体。

探头是传感器感受被测信号的部分，它由绕在非金属骨架上的矩形截面线圈组成；传感器壳体用于固定传感器头部，并作为测试时的装夹结构，一般用不锈钢制成，　上面加工成标准螺纹并备有螺母。

传感器的安装正确与否对获得测量结果有着十分重要意义，任何一种影响电涡流效应的因素均会引起测量误差和测量结果不可靠。

被测金属表面金相组织不均匀会带有电气偏差。

表面锈蚀、凸起、裂纹焦化离心式压缩机位移、振动波动原因分析及对策
会造成机械偏差。

这两种偏差均会影响测量精度。

因此，要求选择平整光滑的被测表面。

（二）前置器。

前置器是一个能屏蔽外界干扰信号的金属盒子，内装有全部测量电路，并用环氧树脂灌封。

外壳上有三个端子分别为电源、公共端和输出端，一个接头与电缆相连。

前置器应固定在一个密封的专用接线盒内，以防机械损伤及恶劣环境影响。

安装必须采用浮地方式以避免干扰信号进放测量系统。

前置器与仪表间连线要用三芯屏蔽电缆。

（三）延伸电缆。

延伸电缆为耐高温射频电缆，其两端的接头是传感器探头与前置器相连接而设的。

电缆长度为５Ｍ或９Ｍ。

传感器各部分，包括探头、延伸电缆、前置器使用必须匹配，比如：用于５ｍ长范围使用的前置器，那么延伸电缆加上探头的总长度必须是５ｍ＋２０％范围内。

我们可以用１ｍ探头加上４ｍ的延伸电缆组合，也可以用０．５ｍ的探头加上４．５ｍ延伸电缆的组合，否则会造成较大的测量误差。

现场使用中发现类似问题，０．５ｍ探头、４ｍ的延伸电缆和５ｍ的前置器组合，人为造成指示偏高。

实际使用更换时要认真检查传感器各部分的匹配情况是否满足要求。

五、典型问题分析
（一）位移波动原因分析及处理：Ａ、在机组检修完成后，位移探头安装时一定要与机械专业联系，确认轴实际所处位置，方能安装固定，以防止仪表指示零位和机械零位不一致，造成不必要的人为误差，可能带来不可预估的严重后果。

Ｂ、在确认安装正常的前提下，当位移发生大的波动时，首先确定其同侧的相关温度参数有没有变化，工艺操作条件是否变化（比如转速、出入口压力和流量是否有较大变化等），以及其它与位移相关的参数是否变化。

比如：位移不正常时，同侧同面上下瓦的温度是否同时上升，如果是的话则说明位移确实发生了较大的变化，否则，只是位移回路本身问题。

Ｃ、探头和延伸电缆之间的连线故障也是造成位移发生突变的原因。

比如：线路外皮破损、阴阳头连接或回路其他位置连接不牢固等。

（二）振动波动原因分析及处理：Ａ、每种型号电涡流传感器均有固定正常工作范围，超出此范围，则不能取得准确信号。

安装时一般将输出值确定在线性中点。

线性中点的确定可用机械法，即用非金属塞规确定探头与被测件的原始间隙。

也可用电气法，即系统通电，改变探头与被测件间隙，用数字电压表检测输出电压，使之达到线性中点的电压。

Ｂ：由于配合机修检修设备，探头拆卸较频繁，导致探头和延伸电缆阴阳头附近电缆疲劳受损，以至于电缆内导线存在接触不良或短路的隐患，导致测量误差的存在可能，恢复安装时可能指示正常，一旦运行一段时间后，机组振动引起导线接触不良或短路，从而会发生停机等重大事故。

现在实际维护中，线路恢复后都人为的轻微晃动有接头处的电缆，观察室内指示是否有变化，消除此类隐患，确保接头部分连接可靠。

拆卸探头和延伸电缆阴阳头，人为造成接头处污染和镀金表面磨损，从而产生附加的接触电阻，影响回路测量精度和准确度。

现在实际维护中，安装前检查阴阳头内是否清洁光滑，否则用电子清洗剂等清洗处理干净后再连接，确保阴阳两头接触良好。

Ｃ　：电源引起的附加误差。

当振动位移监测系统使用统一供电时，由于其它仪表
胜利油田石化总厂 冯光亮 李 军
2008.No7５３
引起供电电压波动（类似于产生交流干扰），而振动测量信号
又是ｍｖ级的交流弱信号，那么电源电压的波动就会造成振动信号测量的波动（位移是直流强信号，不存在类似问题），从而带来测量误差，在焦化气压机、加氢循环氢压缩机轴位移和轴振动监视系统中出现类似问题，现对位移和振动监视系统采用单独供电，问题得到有效解决。

Ｄ：机械径向跳动和电磁径向跳动造成的非正常振动变化。

比如：轴表面腐蚀、轴不圆、轴表面有凹坑、轴表面有伤痕、轴变曲、轴上有压痕；表面剩磁、局部应力集中、热处理不均匀、轴的物质结构不均匀、镀层厚度不匀等。

对于正常运行的机组，偶尔造成振动跳变的原因可能是润滑油污染带有金属碎屑、轴有磨损和腐蚀等。

Ｅ：　振动的测量中探头大多都是成对出现的，经常出现问题一般是跑
摘要：本文对目前我国消防车产品行业面临的机遇和挑战进行了深入研究分析，并结合消防部队的实际工作，对利用数字化电子技术大力发展新型消防车产品的必要性和可行性进行了详细的阐述。

关键词：数字化 电子技术 消防车产品
人类已经进入２１世纪，科技发展日新月异，而且正在发生新的重大突破，为生产力的发展开创了广阔的前景。

消防车产品的发展正面临着严峻的挑战和可贵的机遇。

笔者认为，我国消防车产品行业在新的机遇面前，能否抓住机遇、抢占制高点，赢得发展主动权，关键在科技。

充分利用高新科技大力发展新型消防车产品是当前行业的大势所趋。

数字化电子技术已广泛应用于各行各业，利用数字化电子技术能够提供更多附加值高的消防车产品：多功能消防车、消防机器人以及其他灵巧灭火执行机构与机电一体化消防装备。

所谓数字技术，就是依靠电流的有无或电压的高低分别代表１或０，只要电流或电压不高于某上限值，都会被认为代表０；只要电流或电压不低于某下限值，都会被认为代表１，当然同一电路中下限值一定大幅度高于上限值，电流或电压略高或略低写并不影响其含义，因而具有比模拟电路好得多的抗干扰性。

数字技术在表达复杂信号往往采用串行或并行编码的方式。

而模拟技术是依靠电流的大小或电压的高低来表达信号含义的，只要干扰信号影响到电流的大小或电压的高低，就会影响到信号含义的表达，引起干扰。

因此采用数字技术的产品更为稳定。

消防车产品对操作的安全性、可靠性和稳定性都有极高的要求，因此数字技术对于消防车产品来说就尤为重要。

但是作为电子技术的重要部分，原有的模拟电子技术占据了相当重要的地位，因此现代化的电子技术，不是如何用数字化产品取代模拟电子产品，而是如何实现数字技术与模拟技术的有机融合，达到理想的使用效果。

模拟信号与数字信号
不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号（Ａｎａｌｏｇ？Ｓｉｇｎａｌ），例如用一系列连续变化的电磁波（如无线电与电视广播中的电磁波），或电压信号（如电话传输中的音频电压信号）来表示；数字数据则采
用数字信号（Ｄｉｇｉｔａｌ？Ｓｉｇｎａｌ），例如用一系列断续变化的电压脉冲（如我们可用恒定的正电压表示二进制数１，用恒定的负电压表示二进制数０），或光脉冲来表示。

当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路（例如电话网、有线电视网）来传输。

当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点。

模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过ＰＣＭ脉码调制（Ｐｕｌｓｅ？Ｃｏｄｅ？Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用８位编码可将模拟信号量化为２＾８＝２５６个量级，实用中常采取２４位或３０位编码；数字信号一般通过对载波进行移相（Ｐｈａｓｅ？Ｓｈｉｆｔ）的方法转换为模拟信号。

计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。

通过上面介绍的模数、数模转换就可以实现消防车产品的数字化应用了，例如：在云梯消防车的
升降、伸缩、平台的旋转、遥控水炮的调节操作中利用数字技术经过一系列的改造就可以提高原有控制系统的稳定性，避免模拟控制量极易出现信号误差错误。

另外，数字技术还可以广泛地应用在消防车的各种相关产品上，如在对美国产大力牌遥控水炮的改装时增设数字式信号发射接收系统，可实现稳定的水炮操纵控制，避免采取模拟量控制所产生的信号干扰等问题。

综上所述，数字化电子技术在消防车产品中有很大的应用潜力。

当前消防车产品不断推陈出新，对产品的稳定性和安全性的要求也越来越高，充分利用好数字化电子技术可以提高消防车产品的稳定
性和安全性，使消防产品不断地升级进步。

（作者简介：王明：（１９８１－），男，工学学士，助理工程师，山东省泰安市消防支队，主要从事消防通讯、网络建设及维护。

研究方向：消防通讯工程。

）
最大，偶尔跳变等。

处理问题时一般采取同位置水平和垂直两
支信号对换的方法，判断是否为现场探头故障还是信号线或者是室内问题。

如果断定为探头故障，并且工艺条件允许保护措施到位，亦可带压动态更换（仅限于振动探头）。

六、结束语
要想保证压缩机位移、振动指示的准确，应避免由于安装造成的错误，做好接地工作完好，避免雷电、对讲机、显示器休眠启动的等电磁干扰对测量的影响。

总之，只要我们严格按照要求去做，就一定会把设备维护好，保证测量的精度，使机组安全稳定运行。

参考文献：１．严可国，魏克严，等．《大型旋转机械检测保护故障诊断系统》
浅论数字化电子技术在消防车产品中的应用
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