杜进宏，张冬梅，许军舫，刘世杰
摘要：双螺杆制冷压缩机是轻烃回收装置的核心设备，其运行质量直接影响轻烃回收率。本文就该机组杂音逐渐增大且异音频率高的现象，对其加以监测；采用设备故障诊断技术，分析了四个测点的监测数据和典型频谱，最终找出了故障原因并加以验证，及时排除了故障。
关键词：双螺杆制冷压缩机；杂音；异音频率；设备故障诊断技术；轴承
中图分类号：TB652文献标识码：B
一、机组简介
吐哈油田吐鲁番采油厂轻烃回收装置采用FRICKRWBⅡ60E型压缩机制冷。机组转子直径φ163mm、长／径比1.35、压缩比7.1；压缩机共有六副轴承，阴阳转子上各装有一副止推轴承，两副滚珠轴承。
二、故障现象
故障初期，在接近制冷机电机一端出现间歇的、不规则的、较为微弱的杂音，初步诊断为电机轴承故障。更换轴承后，杂音仍未消除。随着时间的推移，杂音逐渐增大，异音出现的频率越来越高，类似于活塞式压缩机运转声音，表明故障已相当严重，但机组整体振动无太大变化。制冷压缩机载荷减小时声音增大。为此对制冷机进行了监测。
三、故障监测
在不同载荷下选择了压缩机的四个测点。
1．测点布置见图1。
2．监测数据见表1。
3．典型频谱
4．原因分析
压缩机的阳转子为四个齿，阴转子为六个齿。电机转速为2978r/min，则基频fr=49.8Hz。阴转子的转速为1991r/min，则ff=33.2Hz，阴、阳转子的啮合频率为fm=199.2Hz。
图2中，2fr(99.96Hz)的幅值是1fr(49.77Hz)的55%，而振幅不是很大。由于这类机组具有运行平稳、振动小的特点，因此，在检修时，检查一下联轴器的对中状况也很有必要；199.2Hz是压缩机的啮合频率，幅值较小，属于正常范围；在啮合频率的两侧，只出现了249Hz即阳转子的上边带频率，幅值很小，并没有其它啮合频率及边带频率，这表明阳螺杆、阴螺杆及其啮合状况较好。
表1中，在压缩机两测点处测得轴承的峰值能量值均为0.52g′s，根据以往的经验，只有该值超过1.0g′s时，才认为轴承出现故障。观察频谱图，主要频率分量是13.16Hz和170.7Hz及其倍频。另外，根据峰值能量的判别准则，有故障就有谱线，因此，可以确定这是轴承的故障频率。在压缩机各测点不同方向出现了以下频率分量：853Hz、1024Hz、1195Hz、1365Hz、1536Hz。其频率间隔均是171Hz，分别是171Hz的五、六、七、八、九倍频，说明这些频率是轴承的故障频率。在轴承出现故障的前期和中期，其故障频率一般不会出现在常规速度谱上，只有到了故障后期，才会在常规速度谱上表现出来。这说明压缩机轴承的故障已经相当严重。
根据轴承的结构尺寸，在转频为33.2Hz时，计算出阴转子上NU2311ECD滚珠轴承的特征频率与频谱图上的故障频率相对应，由此可以判断，轴承的保持架和外圈损坏，异响是由轴承产生的。
5．验证
解体检查结果如下。
(1)对中。径向偏差0.17mm，角度偏差0.09mm/l00mm，超出了0.07mm和0.07mm/l00mm的标准。
(2)轴承。NU2311ECD轴承外圈目测出现较为明显磨损痕迹，内圈及滚珠目测完好，其余轴承完好。
造成上述情况的原因有二：(1)机组在出厂时对中状况不符合要求；(2)运行时，由于蒸发器液位过高，制冷压缩机出现过液击现象，进而影响阴、阳转子两轴线的平行度，使轴承在径向受力不平衡的状态下长期运行，导致轴承外圈严重磨损。
6．整改复测更换轴承和调整对中后，机组运行恢复正常，复测结果见表2。