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離心式壓縮機組軸電流故障分析與應對措施

文檔作者：車慧敏1 張旭2 文檔來源： 1.山西潞安煤基合成油有限公司 2.沈陽鼓風機集團測控技術有限公司，		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年10月03日
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上一篇：摩擦式提升機防滑及安全制動性能的研究

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經(jīng)驗交流
2024年第3期 Mechanical Management and Development No.3,2024
總第251期 機械管理開發(fā) Total251
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2024.03.086
離心式壓縮機組軸電流故障分析與應對措施
車慧敏1，張旭2
（1.山西潞安煤基合成油有限公司，山西長治046000;
2.沈陽鼓風機集團測控技術有限公司， 遼寧沈陽110869)
摘要：部分離心式壓縮機組在運行過程中產(chǎn)生了軸電流，軸電流對運行機組的振動監(jiān)測有一定的影響，同時對軸
瓦及軸頸有一定的腐蝕破壞作用?；诖耍ㄟ^一系列的現(xiàn)象分析，找出故障原因，結(jié)合故障原因得出了相應的處
理措施，以消除軸電流對振動監(jiān)測的影響，以及對軸頸和軸瓦的破壞作用。
關鍵詞：離心式壓縮機組；軸電流；腐蝕；振動監(jiān)測；軸頸；軸瓦
中圖分類號：TE974 文獻標識碼：A 文章編號：1003-773X(2024)03-0226-03
0引言
離心式壓縮機是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機（即透平
式壓縮機）。在離心式壓縮機中，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予
氣體的離心力作用，以及在擴壓通道中給予氣體的擴
壓作用，使氣體壓力得到提高。隨著化學工業(yè)的發(fā)展，
各種大型化工廠、煉油廠的建立，離心式壓縮機就成
為壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關鍵設備，而且
占有極其重要的地位。
隨著離心式壓縮機使用場合越來越多，新出現(xiàn)的
故障也越來越多，本文主要對離心式壓縮機組軸電流
故障進行總結(jié)分析，并對此類故障提出部分處理應對
措施。
1車軸電流故障特征
故障特征1：在振動趨勢圖中，某一時刻振動會
出現(xiàn)同步波動的現(xiàn)象，波動時間較短暫，波動后可快
速恢復至原振動水平。如某化肥廠的合成氣機組，由
汽輪機拖動壓縮機低壓缸和高壓缸，自2022年3月
起，汽輪機、低壓缸、高壓缸的各振動通道上都出現(xiàn)了
頻繁波動現(xiàn)象（見圖1、圖2、圖3）。
故障特征2：查看波動幅值至較高時刻的波形
圖。在波形圖中某個周期內(nèi)，存在較大的異常跳變點，
且通過比對同一軸承處的兩個通道、不同軸承處的多
個通道波形出現(xiàn)跳變的時間點基本完全一致（見圖
4、圖5、圖6）。在波動圖中出現(xiàn)的這種跳變，其時間間
80F
75
70
65
60
55 汽輪機非聯(lián)端Y
5405F 一汽輪機聯(lián)端X
40
35
30 汽輪機非聯(lián)端X 25 汽輪機聯(lián)端Y
20
21:00:002022-03-2203:00:00 06:00:00 09:00:0012:00:00 15:00:00 18:00:00 21:00:00
時間
圖1 某化肥廠的合成氣機組汽輪機振動趨勢
130F
120
110
100
90 /80
70
60 LP與HP聯(lián)端Y
50 LP與HP聯(lián)端X
40
30
20
10 HP與LP聯(lián)端Y HP與LP聯(lián)端X
021:00:00 2022-03-22 03:00:00 06:00:00 09:00:00 12:00:00 15:00:00 18:00:00 21:00:00
時間
圖2某化肥廠的合成氣機組低壓缸振動趨勢
130F
120
110
100 /90
80
70
60
50
40 HP與LP聯(lián)端Y HP與LP聯(lián)端X
30
20
10F HP非聯(lián)端Y/ HP非聯(lián)端X
21:00:00 2022-03-22 03:00:00 06:00:00 09:00:0012:00:0015:00:00 18:00:00 21:00:00
時間
圖3 某化肥廠的合成氣機組高壓缸振動趨勢
10.00
0.00f
值20.00 _30.00f
40.00h
0 64 128 192 256 320 384 448 512 576 640 704 768 832 896 960
序號
圖4 汽輪機振動波形
40.00F /30.00
20.00
10.00
0.00
-10.00
-20.00
0 64 128 192 256 320 384 448 512576640 704 768 832 896 960
序號
圖5 高壓缸振動波形
隔一般為零點零幾毫秒，判斷此為軸電流放電瞬間，
對電渦流傳感器瞬時干擾所致。
故障特征3：若軸電流腐蝕導致推力軸承磨損，
長周期觀察，軸位移呈現(xiàn)持續(xù)緩慢變化的趨勢，且轉(zhuǎn)
收稿日期：2023-07-21
作者簡介：車慧敏（1984一），男，山西太谷人，本科，工程師，研究方向為化工機械；張旭（1987一），男，遼寧沈陽人，本科，工程師，
研究方向為故障診斷。
2024年第3期 車慧敏，等：尚離心式壓縮機組軸電流故障分析與應對措施 22
20.00 /10.00
0.00
-10.00
-20.00
0 64 128 192 256 320 384 448 512 576 640 704 768 832 896 960
序號
圖6 低壓缸振動波形
子是朝著主推力方向串動（見圖7）。
/ 0：2018-10-2619:39:01
GAP電R:-11ALV
202015-13-0801-57136 CAPB-12.9V
-16
2018-10-21 2018-10-31 2018-11-102018-11-202018-11-302018-12-10
日期
圖7 汽輪機軸位移變化趨勢
故障特征4（軸承溫度特征）：一是徑向軸承溫
度，軸電流腐蝕軸承表面可能會導致油膜形成不良，
油膜剛度下降，導致轉(zhuǎn)子和軸承表面形成邊界摩擦，
進而使軸承溫度出現(xiàn)上漲現(xiàn)象。個別軸承處也可能會
因軸承間隙變大，軸承溫度下降的現(xiàn)象。二是推力軸
承溫度，推力軸承瓦塊被軸電流腐蝕后，會在瓦塊表
面形成磨損，致使其承擔殘余軸向力的能力下降，導
致主推力軸承溫度持續(xù)上漲。
2 故障結(jié)論驗證
通過查閱幾起有關軸電流腐蝕的現(xiàn)象，在機組停
機檢修時都得到了驗證，在軸承部位都出現(xiàn)了電腐蝕
跡象。
2.1 徑向支撐軸承表面
支撐軸承巴氏合金表面處也呈現(xiàn)出由于軸電流
擊穿導致的小凹坑，還會因油膜形成不良導致巴氏合
金表面出現(xiàn)磨損的現(xiàn)象（見圖8）。
圖8 支撐軸承巴氏合金表面磨損情況
2.2 推力軸承表面
推力軸承處出現(xiàn)軸電流腐蝕現(xiàn)象（見圖9），一般
表現(xiàn)為推力瓦塊被一分為二，一半為磨蝕區(qū)，另一半
為非磨蝕區(qū)，中間沿止推盤旋轉(zhuǎn)方向有一個斜坡。磨
蝕區(qū)失去金屬原有光澤，在放大鏡下觀察有很多腐蝕
小坑，非磨蝕區(qū)仍表現(xiàn)為原有的加工面光澤。這是因
為在推力軸承瓦塊潤滑油的出油區(qū)，油膜較薄，軸電
流放電更容易擊穿油膜形成腐蝕孔，而腐蝕孔的存在
圖9 推力軸承軸電流腐蝕情況
又導致了油膜形成不良，進一步加劇了推力瓦塊的磨
損。當瓦塊受損面積達到一定規(guī)模時，推力軸承將難
以承受機組固有的殘余軸向力，就會表現(xiàn)出軸位移持
續(xù)變化、軸承溫度上升的現(xiàn)象。
3 軸電流腐蝕故障機理
目前針對軸電流形成的原因，有兩種較主流的
說法：
一是對于蒸汽透平拖動離心壓縮機組，由于蒸汽
中的濕蒸汽粒子碰撞使轉(zhuǎn)子帶電。這種情況特別是對
于凝汽式汽輪機，其末幾級的蒸汽濕度較高，濕蒸汽
粒子與轉(zhuǎn)子葉片的碰撞和摩擦引起的靜電效應致使
轉(zhuǎn)子帶電。通過和相關技術專家溝通交流后發(fā)現(xiàn)，凝
氣式汽輪機中遇到軸電流問題的概率遠高于背壓式
汽輪機。
二是潤滑油顆粒引起帶電，當潤滑油通過過濾器
時，由于濾網(wǎng)通路很小，油分子與濾網(wǎng)的碰撞與摩擦
導致分子帶電。當電位升高到一定值時，將在油膜電
阻最低處擊穿而產(chǎn)生電火花放電。
4車軸電流腐蝕類故障處理措施
為了減小或消除軸電流引起的損傷，主要手段是
限制軸電壓的升高。理論來說，一般能夠引起損傷的
軸電壓在20V以上，典型的軸承損傷電壓在30~
100V之間。如果把軸電壓降到1V以下，基本上就可
以消除軸電流帶來的故障。
4.1 機組運行過程中
1)在線檢測軸電壓。在軸裸露的位置外搭一根導
線，與軸接觸并固定好。萬用表選擇交流檔，一端接導
線，另一端接地，觀察萬用表讀數(shù)。若讀數(shù)大于20V，
表征轉(zhuǎn)子確實存在帶電現(xiàn)象（見圖10）。
2)若機組上已經(jīng)安裝了導電刷，需檢查導電刷刷
圖10 在線檢測軸電壓
上接第225頁
（編輯：李俊慧
228 第39卷
機械管理開發(fā)
jxglkfbjb@126.com
頭是否已磨損較為嚴重（見圖11）。
圖11 在線放電電刷情況
3)若采用的是騎軸式導電刷。在指示窗口處檢查
導電刷是否磨損至最大值（見圖12）。指針對準
“NEW”刻線，指示電刷處于良好工作狀況；指針在
“UP"位置表示電刷被抬起處于不工作狀態(tài)；若指針
靠近“RPL”（REPLACE更換）表明電刷已嚴重磨損，
需要在線更換電刷。若暫時不具備替換條件，可利用
提升螺釘?shù)姆椒▽㈦娝⑻崞?，使指針在“UP"位置，可
防止摩擦打火花。
4)若機組上未安裝導電刷，可嘗試利用外接導線
的方式進行導電。
4.2 機組檢修
1)檢查轉(zhuǎn)子軸頸、推力盤、徑向支撐軸承、推力軸
承表面軸電流腐蝕損傷程度，若損傷驗證需對轉(zhuǎn)子軸
頸/推力盤作精加工處理，更換徑向支撐軸承及推力
軸承。
2)新增導電刷或更換導電刷刷頭。一般使用的電
刷是裝有特殊合金絲的硬毛型電刷，出于成本考慮可
考慮用碳刷替代。
軸承座
3 4 5 6 9 X向
10 R
UP
B
6
14 131211
基準A
1一電刷;2一電刷螺釘;3一電刷臂;4一內(nèi)襯;5—外殼;6—樞軸；
7一安裝法蘭；8一電刷提升螺釘;9一視窗；10一接線端子組件；
11一蓋螺栓、墊片；12一蓋組件；13一墊片；14一軸電流引線
圖12 電刷磨損指示示意圖
3)改變噴嘴和葉片的材料及光潔度等，以減小液
滴碰撞和摩擦起電。
4)清洗或者更換潤滑油濾網(wǎng)，或加抗靜電劑，抗
靜電劑的添加需要經(jīng)過相關試驗或者咨詢有關潤滑
油生產(chǎn)廠家。
5結(jié)語
軸電流對機組運行狀態(tài)振動和軸位移有較大的
影響,同時對軸瓦、軸頸以及推力盤有一定的腐蝕。通
過以上分析，在機組日常運行中做好各運行參數(shù)監(jiān)
控，針對有變化的參數(shù)及時調(diào)取相關的趨勢，分析引
起變化的原因，對可能由軸電流引起的變化可以參考
以上列舉的現(xiàn)象，及時采取相應措施。保證機組正常
穩(wěn)定運行，同時做好下一個大修周期計劃檢修準備。
Failure Analysis and Countermeasures of Centrifugal Compressor Unit Shaft Current
Che Huimin', Zhang Xu?
(1. Shanxi Lu'an Coal-based Synthetic Oil Co., Ltd., Changzhi Shanxi 046000, China; 2. Shenyang Blower
Group Measurement and Control Technology Co., Shenyang Liaoning 110869, China )
Abstract: Some centrifugal compressor units generate shaft currents during operation, which have a certain influence on the vibration
monitoring of the operating units, and at the same time have a certain corrosive and destructive effect on the shaft tiles and journals. Based
on this, through a series of phenomenon analysis, to find out the cause of the failure, combined with the cause of the failure to come up with
the corresponding measures to eliminate the impact of the shaft current on the vibration monitoring, as well as the destructive effect on the
journal and the shaft tile.
Key words: centrifugal compressor unit; shaft current; corrosion; vibration spectation; neck of shaft; axle tile
The Fault of a Kind of Gearbox Extractor NotBeDisengaged
LuWei
(Powertrain Design Department, China National Heavy Duty Truck Group Datong Gear Co., Ltd., Datong
Shanxi 037305,China)
Abstract: Aiming at matching XCMG market HW13709XST gearbox extractor can't take off the market failure analysis of reasons, on-site
inspection of the failure situation, the collection of fault information, through the test and market tracking to verify the improvement
programme, effectively reduce the extractor can't take off the market failure rate, the formation of market problems to solve the technical
ideas.
Key words: gearbox; extractor; market failure

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