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目前，國內(nèi)外PVC生產(chǎn)中氯乙烯深度脫水大多數(shù)采用變壓吸附脫水工藝，其依據(jù)是專用干燥劑對混合氣體中水分和雜質(zhì)具有特殊選擇吸附性能，且在不同壓力和溫度等工藝條件下，干燥劑對水分的吸附量存在較大差異。該裝置采用新型干燥劑，容易再生，使用壽命長，具有脫水精度高、回收率高、不帶入惰性氣體、能耗低、自動化程度高等特點。氯乙烯深度脫水采用變壓吸附脫水工藝，將粗氯乙烯氣體中的機械水、氣態(tài)水一次性深度脫除，確保氯乙烯單體最終含水質(zhì)量分數(shù)≤100×10-6。該套裝置配有3臺氯乙烯增壓機，在再生干燥器內(nèi)干燥劑時，吹掃氣經(jīng)降溫、除雜后通過增壓機升壓循環(huán)利用或輸送至界外氣柜，或者返回干燥器底部進行干燥處理。

1 增壓機的基本情況及使用狀況

氯乙烯增壓機為LWY-VI型立式單級單缸雙作用無油活塞式氣體壓縮機，2開1備，主要技術(shù)參數(shù)如下。

流量：27.4 m3/min；吸氣條件：壓力0.2～0.3 MPa（表壓），溫度40 ℃；排氣條件：壓力0.4 MPa（表壓），溫度≤100 ℃；

傳動方式為帶傳動，電動機功率132 kW。

氯乙烯增壓機自投入運行以來，單獨運行1臺增壓機，情況基本良好，但根據(jù)生產(chǎn)負荷同時運行2臺增壓機時，壓縮機機體及相連管道、周圍地面有較強振動，故障表現(xiàn)為氣閥聲音異?，F(xiàn)象頻發(fā)、曲軸斷裂后甩出曲軸箱、十字頭滑道拉傷、活塞頂出氣缸蓋等，存在氯乙烯氣體泄漏的重大安全生產(chǎn)隱患。增壓機裝置工藝流程見圖1。

2 測試方案

為了找出引發(fā)故障的源頭，全面了解增壓機的運行狀況，對增壓機及管道進行了全面的振動測試及分析診斷。測試方案從以下5點開展。

（1）監(jiān)測每臺增壓機獨立運行時電動機輸出端軸承、曲軸軸承及活塞缸體的振動。

（2）監(jiān)測每臺增壓機獨立運行時入口閥門、入口管道、出口管道、出口閥門處沿管道軸向和徑向的振動。

（3）監(jiān)測每臺增壓機獨立運行時入口總管和出口總管的振動。

（4）監(jiān)測2臺增壓機同時運行時管道的振動。

（5）監(jiān)測靜態(tài)下增壓機機體及各管道的固有頻率。

3 現(xiàn)場測試及數(shù)據(jù)分析

增壓機電動機轉(zhuǎn)速990 r/min（16.5 Hz），實測曲軸轉(zhuǎn)速226 r/min（3.77 Hz），活塞往復(fù)頻率3.77 Hz。

3.1 單臺增壓機獨立運行測試數(shù)據(jù)分析

單獨運行1臺增壓機（1#），按照測試方案（1）對增壓機各測點進行監(jiān)測，振動速度有效值見表1，各點振動速度波形頻譜圖見圖2~圖4。

表1 1#增壓機單獨運行時振動速度有效值(mm/s)

由表1振動值和圖2～圖4頻譜圖可知：電動機側(cè)振動較低，振動主要頻率為電動機轉(zhuǎn)頻16.5 Hz；曲軸振動很低，振動頻率為曲軸的轉(zhuǎn)頻及倍頻，幅值很低；活塞缸體沿管道軸向振動偏高，振動的主要頻率為活塞往復(fù)頻率（3.77 Hz）的4倍頻15.1 Hz。

單獨運行1臺增壓機（1#），按照測試方案（2）對增壓機入口支管、出口支管及出入口閥門各測點進行監(jiān)測，振動速度有效值見表2，各點振動速度波形頻譜圖見圖5~圖6。

表2 1#增壓機單獨運行時管道振動速度有效值(mm/s)

從表2振動值和圖5～圖6頻譜圖可知：徑向振動明顯偏高，振動的主要頻率為活塞往復(fù)頻率（3.77 Hz）的4倍頻15.1 Hz和6倍頻22.6 Hz。

單獨運行1臺增壓機（1#）時，按照測試方案（3）對增壓機入口總管、出口總管各測點進行監(jiān)測，振動速度有效值見表3，各點振動速度波形頻譜圖見圖7~圖10。

表3 1#增壓機單獨運行時入口總管、出口總管振動速度(mm/s)

從表3振動值和圖7～圖10頻譜圖可知：入口總管3#增壓機閥門處垂直振動偏高，振動主要頻率為15.1 Hz和22.6 Hz。且另外單獨運行1臺增壓機（1#）時，監(jiān)測3#增壓機缸體及管道振動，振動以15.1 Hz及11.3 Hz成分為主，其他頻率成分很低；對電動機基礎(chǔ)進行測試，電動機輸出端地腳螺栓存在松動；對管道測試，振動主要頻率為22.6 Hz、15.1 Hz及11.3 Hz。

3.2 增壓機靜態(tài)固有頻率測試

按照測試方案（5），在靜態(tài)下撞擊3#增壓機缸體，3#增壓機缸體沿管道軸向撞擊測試波形頻譜圖見圖11，固有頻率為11.9 Hz，該頻率與活塞往復(fù)頻率的3倍頻11.3 Hz比較接近，因此3#增壓機缸體沿管道軸向易發(fā)生倍頻共振。

在靜態(tài)下撞擊1#增壓機缸體，1#增壓機缸體沿管道軸向撞擊測試波形頻譜圖見圖12，固有頻率為13.1 Hz；增壓機入口總管沿管道軸向固有頻率測試見圖13，固有頻率為16.3 Hz、24.4 Hz；增壓機出口總管沿管道軸向固有頻率測試見圖14，固有頻率為25 Hz、29.4 Hz。

3.3 2臺增壓機（1#、3#）同時運行測試

從1#增壓機單獨運行到1#、3#增壓機同時運行，按照測試方案（4）對出口總管進行測試，其沿管道軸向的頻譜瀑布圖見圖15，從圖15中可以明顯看出頻譜的變化，15.1 Hz成分有所增加，11.3 Hz及22.6 Hz成分變化明顯。

分別對增壓機沿管道軸向振動進行測試，測點選在增壓機上部（活塞缸體中部位置）和下部（曲軸位置），1#增壓機對比波形圖見圖16，上下振動為同向振動，上部幅值約為下部幅值的4~5倍，增壓機呈現(xiàn)整體軸向晃動的狀態(tài)，頻率為活塞往復(fù)頻率的4倍頻15.1 Hz。3#增壓機亦呈現(xiàn)整體軸向晃動的狀態(tài)，頻率為活塞往復(fù)頻率的3倍頻11.3 Hz。活塞上下往復(fù)1次而缸體在軸向晃動3或4次。由此可見：活塞在上下運動中由于缸體的晃動，活塞要承受更大的阻力，進而增大曲軸的負荷，從而造成故障頻發(fā)。

4 結(jié)論及相應(yīng)對策

通過測試及數(shù)據(jù)分析，可以得出3臺增壓機在使用上存在下列問題。

（1）2臺增壓機同時運行時存在一定的干擾，建議在出口管道上增加緩沖罐。

（2）增壓機機體和連接管道在軸向上剛度明顯偏弱，共振區(qū)間為0.8~1.2倍的固有頻率。從測試數(shù)據(jù)看，1#增壓機固有頻率接近活塞往復(fù)頻率的4倍頻，3#增壓機機體固有頻率接近活塞往復(fù)頻率的3倍頻，管道接近4倍頻和6倍頻。產(chǎn)生倍頻共振，可以通過改變激振頻率、降低激振頻率幅值、提高設(shè)備的剛度等措施消除共振。倍頻的產(chǎn)生與運動部件松動有關(guān)，建議檢查轉(zhuǎn)動部件是否有松動。

（3）增壓機在軸向剛度明顯偏弱，尤其增壓機頭重腳輕，頭部晃動較多，可以對頭部進行固定以降低頭部的晃動，建議加固后機體中部軸向振動控制在2.0 mm/s。

（4）通過技術(shù)改造后，建議增壓機運行軸向振動速度控制在4.5 mm/s以內(nèi)，最高不應(yīng)超過7.1 mm/s。

按照上述4點改進建議，對增壓機進行了技改：分別在3臺增壓機機體進出口處沿軸向進行支撐加固，且在增壓機出口管路對應(yīng)各增加1臺2.3 m3緩沖罐。改造后重新對1#增壓機進行了現(xiàn)場振動測試。分析結(jié)果表明：對1#增壓機機體上部加固后的靜態(tài)測試，撞擊測試機體固有頻率27.5 Hz，環(huán)境噪聲激勵測試固有頻率28.6 Hz，說明加固后機體剛度大幅度提高，固有頻率由13.1 Hz提高到了28 Hz左右。

加固后振動較加固前振動下降70%左右，15.1 Hz頻率振動大幅下降，共振消失，振動成分均為活塞往復(fù)頻率3.77 Hz的倍頻成分，幅值較低，加固后運行測試數(shù)據(jù)見表4。