1、设备概述
某炼油厂重整装置循环氢压缩机，由汽轮机驱动，型号为NKS40/45/20，进汽压力为3.5MPa，排汽压力为0.007MPa，额定工作转速为8900rpm；压缩机由低压缸和高压缸组成，型号分别为BCL607和BCL609，进气压力为0.46 MPa，排气压力为2.3 MPa，额定流量为90,000Nm3/h，其支撑轴承均采用五块可倾瓦结构。振动报警门限为63.5μm，联锁门限为88.9μm；轴承温度报警门限为105°C，联锁门限为115°C。
图1 机组总貌图
2、机组异常及分析过程
2019年4月1日-4月28日期间机组停机，对机组进行了常规检修，检修内容包括：对汽轮机和压缩机进行了拆解检查、清理，整体更换了压缩机的支撑轴承，并更换了新的测温铂热电阻和铠装线缆，处理了机组的漏点，对压缩机转子进行了动平衡处理。
机组检修完成后，于2019年5月9日重新启机运行。起初一个月内，汽轮机、压缩机各通道振动趋势较为平稳，振动幅值分别保持在25μm，10μm左右和12μm左右，振动幅值较低，并且运行趋势相对较为平稳。但自2019年6月10日起，服务工程师利用SG8000远程状态监测系统对机组做数据浏览时，发现压缩机低压缸和高压缸各通道的间隙电压均有缓慢变化的趋势，起初变化的数值不是很大，但随着时间推移，至6月30日时，低压缸GAP（间隙）电压值变化最大的通道数值从-8.90V变化至-9.15V，高压缸GAP电压值变化最大的通道数值从-8.60V变化至-8.86V，而在此期间压缩机各通道的振动幅值趋势始终较为平稳，没有出现明显的改变。
图2 压缩机间隙电压趋势图（5-6月份）
图3 压缩机各通道振动趋势图（5-6月份）
在测量大型旋转机械的轴振动时，我们一般采用的是电涡流位移传感器。其工作原理是：传感器的头部线圈与谐振电容、前置器内的石英振荡器构成高频（1～2MHz）电流振荡回路，在头部线圈周围会产生高频交变磁场。当磁场范围内出现金属导体（如转子）时，转子表面会产生感应电流，即电涡流。电涡流产生的感应磁场反作用于线圈的高频磁场，使线圈的阻抗发生变化，转子与探头之间的间隙值越小，电涡流就越大，线圈的阻抗就越大、电感量就越小。测出电感量的变化，即可知道转子与探头的间隙变化。也就是说，探头与转子之间的距离与输出的GAP电压（绝对值）成正比。
机组在停机时，仪表人员会调校电涡流位移传感器的位置，一般会将传感器的GAP电压值调整到-10V左右（传感器的线性中点）。机组在启机过程中，随着转子被油膜托起，GAP电压值会稍有变化；正常运行时，传感器的GAP电压值会始终稳定在某一数值，其波动范围一般不会很大。
而该机组在运行一段时间后，压缩机低压缸、高压缸均出现了不同程度的GAP电压（绝对值）变大的情况，根据电涡流位移传感器的工作原理，判断为转子逐渐远离传感器探头。在机组负荷、润滑油温均没有大幅调整的情况下出现此现象，分析为压缩机的支撑轴承出现了瓦块磨损的现象。从GAP电压值的变化上看，目前磨损还不严重。建议可尝试润滑油温度，以增加油膜厚度或油膜刚度，观察磨损情况是否有所缓解。
在2019年7月份期间，用户对润滑油温和油压进行了调整，先后采取了降低润滑油温度、提高润滑油温度、降低润滑油压力和提高润滑油压力的调整。但从GAP电压的变化趋势上看，其变化的斜率没有明显的改变，仍呈间隙电压（绝对）值逐渐变大的趋势。
图4 压缩机GAP电压变化趋势图（7月份）
而从低压缸两端的轴心位置图上看，在一段时间内，压缩机转子的确呈逐渐下沉的趋势，表明两端的支撑轴承瓦块的磨损仍在持续。
图5 压缩机低压缸两端轴心位置图（7月份）
在此期间，压缩机低压缸的振动值与之前运行时比较也出现了幅值上涨和波动的现象，此时振动值已从检修后10μm左右上涨至接近20μm。分析由于瓦块磨损导致轴承间隙变大，轴承支撑刚度降低，致使振动幅值上涨。
图6 压缩机低压缸振动趋势图（7月份）
鉴于是压缩机低压缸和高压缸支撑轴承同时存在磨损的问题，用户外委对润滑油品质做了化验。检查结果显示：“油品理化指标及污染情况正常”“系统磨损情况正常”，润滑油品质检验正常，评估轴瓦磨损的原因非润滑油劣化所致。
图7 润滑油品检验结果
由于生产要求，机组短期内不允许停机，故机组只能带病运转，但建议用户可适当降低机组负荷，并准备好备件轴承，若后续机组出现跳车或临时停机机会时，对支撑轴承进行更换。
随后机组运行过程中，GAP电压值的变化仍在持续，从变化斜率上看，除了压缩机高压缸非联端侧GAP电压值变化较大外，其它通道均有所缓解。
图8 压缩机GAP电压变化趋势图（8-9月份）
从振动趋势图上看，压缩机低压缸振动仍呈持续上涨的趋势，2个月的时间里幅值又上涨了5μm左右，振动总值超过25μm。压缩机高压缸振动出现了极为不稳定的现象，特别是非联端侧两通道振动出现频繁大幅波动的现象，说明轴承瓦块磨损后其轴承间隙变大，轴承对转子的支撑刚度及约束力都有所降低。
图9 压缩机低压缸振动趋势图
图10 压缩机高压缸振动趋势图
3、故障验证&处理
2019年9月30日，因装置中其它机组突然停机，用户组织对该机组进行了拆解和检修。拆解后发现压缩机低压缸、高压缸各部支撑轴承均有不同程度的磨损，特别是高压缸非联端（GAP电压变化较大那一端）轴承出现了较为严重的磨损，同时轴颈部位也有拉伤痕迹。
图11 压缩机高压缸非联端拆解照片
图12 压缩机高压缸联端拆解照片
更换新的备件轴承后，机组重新启机运行。对于轴承瓦块磨损的原因初步认定为瓦块质量不良或轴承承载能力偏差，后续机组制造厂将对轴承瓦块的承载能力进行重新核算，并对瓦块的制造过程做更为严格的质量把控。
