往复式空压机振动诊断实施要点，附诊断实例
往复式空压机振动诊断实施要点，附诊断实例
往复式空压机的振动诊断是保障设备安全运行的重要手段。本文详细介绍了振动诊断的具体实施要点，并通过一个实际案例展示了诊断过程和结果，为相关技术人员提供了有价值的参考和指导。
1. 选布测点
对往复式空压机的测点布置如图1所示。
- ①、②—曲轴轴承部位
- ③、④—滑块（十字头）部位
- ⑤、⑦—活塞、缸套部位
- ⑥、⑧—汽阀部位
- ⑨、⑩—地脚基础部位
- ⑪—同步电动机
- ⑫—排气管
图1 L型往复式空压机测点布置
每一次振动测量，对测点的取舍须根据当时的监测目的来确定。如果只是了解某一个部位的运行状态，则只须测量其中某一个点或某几个点。比如，要了解低压缸的磨损情况，只须测量测点⑦即可；要了解整机的运行情况，可以测量测点⑨⑩；要全面了解各个部位的情况，那么每个测点都应测量。
2. 选取测量参数
往复式空压机的各个运动部位（如连杆轴瓦、十字头、活塞、气阀）都具有不同程度的冲击性，因此选用振动加速度参数最能反映机器运行状态，表1是采用位移、速度、加速度分别在1kHz和10kHz两种频率范围内测量的结果，测点位置如图1所示。
表1 5L—40/8型空压机采用不同参数在不同频段内的测量结果
测点 | 位移（μm） | 速度（mm/s） | 加速度（m/s²） |
|---|---|---|---|
1kHz | 10kHz | 1kHz | 10kHz |
① | 20 | 20 | 0.5 |
② | 25 | 25 | 0.6 |
③ | 30 | 400 | 0.7 |
④ | 35 | 350 | 0.8 |
⑤ | 40 | 400 | 0.9 |
⑥ | 45 | 450 | 1.0 |
⑦ | 50 | 500 | 1.1 |
⑧ | 55 | 550 | 1.2 |
⑨ | 60 | 600 | 1.3 |
⑩ | 65 | 650 | 1.4 |
⑪ | 70 | 700 | 1.5 |
⑫ | 75 | 750 | 1.6 |
从测量结果可以看出，在不同频响范围内，同一部位的加速度值差别很大，如测点③10kHz频段的加速度值为1kHz频段内加速度值的13倍多；而速度、位移值在两种频段内测量都没有什么差异。说明用加速度测量比较敏感。
3. 确定分析频段
往复式空压机中具有冲击性的部位，大多属于高频振动，采用1~5kHz的分析频段比较恰当。对于空压机地脚、电动机的振动测量选用1000Hz以下的频段是适宜的。
4. 实施状态判别
目前在现场对往复式空压机实施简易振动诊断，主要采用相对标准和类比标准判断，还没有比较成熟的绝对标准可供使用。
- 相对标准判别
用空压机在正常状态（或良好状态）下的振动值作为“初始值”，将实测值与之比较，按实测值为初始值的倍数多少来判断空压机的状态。
另外，以正常状态下建立的基准频谱作依据，将实测频谱与基准谱比较，从频谱的变化判别空压机状态的变化，如图2所示。
图2 频谱相对比较判别
- 类比判别
在现场对往复式空压机进行简易振动诊断，用的最多而且方便有效的是采用类比判别。一般在同一个厂矿甚至同一个机房都会安装两台甚至多台型号相同、规格一致的空压机（一般都有备用机组），这时只要将各台机组在相同部位测得的参数值，或同一种振动频谱进行比较，就可以大致判断各机组的实际状态。
- 综合判别
在有条件的情况下，能同时采用相对判别与类比判别相结合的综合判别，其效果更好。
诊断实例
某采选厂2#5L—40/8型空压机，安装已经4年多，因振动严重超差，一直未能投入正常使用，也没有找到确切的原因。后来对其进行了振动测量分析，采用类比判别方法，将本机与处于良好状态的9#机进行对比。两机同型号、同规格、且在相同工况下运行，具有可比性。其结构简图和测点布置如图1所示。图3分别是2#机地脚①②和机座①②的振动信号功率谱图。9#机地脚和机座的振动信号功率谱图如图4所示。
a) 地脚(1)；b) 机座(1)；c) 地脚(2)；d) 机座(2)
图3 2#机地脚及机座功率谱图
a) 地脚；b) 机座
图4 9#机地脚及机座功率谱图
对比分析两机地脚和机座的频谱结构，发现有以下几个特点：
- 2#机地脚和机座的频谱比较：同一测点之间的地脚和机座的频谱差别很大（见图3a和b、c和d）；不同测点的地脚与地脚之间及机座与机座之间的频谱也有一定的差别（见图3a和c， b和d）。
- 9#机地脚和机座的频谱比较：同一测点地脚和机座的频谱非常相似（见图4a和b）。
- 2#机与9#机对应测点频谱比较：两机对应测点处地脚与地脚，机座与机座之间的频谱差别也很大（见图3a、c与图4a比较；图3b、d与图4b比较）。
另外，对两机在起动过程中作三维功率谱对比分析，如图5所示。
a) 2#机 ；b) 9#机
图5 三维功率谱对比分析
2#机在起动过程中振动急速上升，振幅值很大，呈共振状态（见图5a）；9#机在起动过程中振动上升缓慢，振幅值很小，呈平稳运行态势（见图5b）。
从上述对比分析中得出结论：2#机振动严重超差的原因在于基础质量太差，混凝土结构松散，整体刚度不够，机组与地脚处于共振状态。而9#机的基础质量好，与机组处于同步平稳运行状态。
根据分析提出了对2#机的整改措施，建议重新打基础，要求施工中要确保工程质量，可望改善振动情况。
半年后，打掉了2#机原有的基础中发现下部混凝土成蜂窝状，没有凝结成刚性整体。证明诊断结论符合实际情况。
这个实例的价值不仅在于准确地诊断了空压机故障，解决了多年没有定论的老大难问题，同时还在于它为我们提供了一条现场诊断的正确思路。实践证明，采用类比方法诊断往复式空压机故障是行之有效的。