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离心式压缩机组轴电流故障分析与应对措施

文档作者：车慧敏1 张旭2 文档来源： 1.山西潞安煤基合成油有限公司 2.沈阳鼓风机集团测控技术有限公司，		点击数：	更新时间： 2025年10月03日
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上一篇：摩擦式提升机防滑及安全制动性能的研究

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经验交流
2024年第3期 Mechanical Management and Development No.3,2024
总第251期 机械管理开发 Total251
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2024.03.086
离心式压缩机组轴电流故障分析与应对措施
车慧敏1，张旭2
（1.山西潞安煤基合成油有限公司，山西长治046000;
2.沈阳鼓风机集团测控技术有限公司， 辽宁沈阳110869)
摘要：部分离心式压缩机组在运行过程中产生了轴电流，轴电流对运行机组的振动监测有一定的影响，同时对轴
瓦及轴颈有一定的腐蚀破坏作用。基于此，通过一系列的现象分析，找出故障原因，结合故障原因得出了相应的处
理措施，以消除轴电流对振动监测的影响，以及对轴颈和轴瓦的破坏作用。
关键词：离心式压缩机组；轴电流；腐蚀；振动监测；轴颈；轴瓦
中图分类号：TE974 文献标识码：A 文章编号：1003-773X(2024)03-0226-03
0引言
离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机（即透平
式压缩机）。在离心式压缩机中，高速旋转的叶轮给予
气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩
压作用，使气体压力得到提高。随着化学工业的发展，
各种大型化工厂、炼油厂的建立，离心式压缩机就成
为压缩和输送化工生产中各种气体的关键设备，而且
占有极其重要的地位。
随着离心式压缩机使用场合越来越多，新出现的
故障也越来越多，本文主要对离心式压缩机组轴电流
故障进行总结分析，并对此类故障提出部分处理应对
措施。
1车轴电流故障特征
故障特征1：在振动趋势图中，某一时刻振动会
出现同步波动的现象，波动时间较短暂，波动后可快
速恢复至原振动水平。如某化肥厂的合成气机组，由
汽轮机拖动压缩机低压缸和高压缸，自2022年3月
起，汽轮机、低压缸、高压缸的各振动通道上都出现了
频繁波动现象（见图1、图2、图3）。
故障特征2：查看波动幅值至较高时刻的波形
图。在波形图中某个周期内，存在较大的异常跳变点，
且通过比对同一轴承处的两个通道、不同轴承处的多
个通道波形出现跳变的时间点基本完全一致（见图
4、图5、图6）。在波动图中出现的这种跳变，其时间间
80F
75
70
65
60
55 汽轮机非联端Y
5405F 一汽轮机联端X
40
35
30 汽轮机非联端X 25 汽轮机联端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
时间
图1 某化肥厂的合成气机组汽轮机振动趋势
130F
120
110
100
90 /80
70
60 LP与HP联端Y
50 LP与HP联端X
40
30
20
10 HP与LP联端Y HP与LP联端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
时间
图2某化肥厂的合成气机组低压缸振动趋势
130F
120
110
100 /90
80
70
60
50
40 HP与LP联端Y HP与LP联端X
30
20
10F HP非联端Y/ HP非联端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
时间
图3 某化肥厂的合成气机组高压缸振动趋势
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
序号
图4 汽轮机振动波形
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
序号
图5 高压缸振动波形
隔一般为零点零几毫秒，判断此为轴电流放电瞬间，
对电涡流传感器瞬时干扰所致。
故障特征3：若轴电流腐蚀导致推力轴承磨损，
长周期观察，轴位移呈现持续缓慢变化的趋势，且转
收稿日期：2023-07-21
作者简介：车慧敏（1984一），男，山西太谷人，本科，工程师，研究方向为化工机械；张旭（1987一），男，辽宁沈阳人，本科，工程师，
研究方向为故障诊断。
2024年第3期 车慧敏，等：尚离心式压缩机组轴电流故障分析与应对措施 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
序号
图6 低压缸振动波形
子是朝着主推力方向串动（见图7）。
/ 0：2018-10-2619:39:01
GAP电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
图7 汽轮机轴位移变化趋势
故障特征4（轴承温度特征）：一是径向轴承温
度，轴电流腐蚀轴承表面可能会导致油膜形成不良，
油膜刚度下降，导致转子和轴承表面形成边界摩擦，
进而使轴承温度出现上涨现象。个别轴承处也可能会
因轴承间隙变大，轴承温度下降的现象。二是推力轴
承温度，推力轴承瓦块被轴电流腐蚀后，会在瓦块表
面形成磨损，致使其承担残余轴向力的能力下降，导
致主推力轴承温度持续上涨。
2 故障结论验证
通过查阅几起有关轴电流腐蚀的现象，在机组停
机检修时都得到了验证，在轴承部位都出现了电腐蚀
迹象。
2.1 径向支撑轴承表面
支撑轴承巴氏合金表面处也呈现出由于轴电流
击穿导致的小凹坑，还会因油膜形成不良导致巴氏合
金表面出现磨损的现象（见图8）。
图8 支撑轴承巴氏合金表面磨损情况
2.2 推力轴承表面
推力轴承处出现轴电流腐蚀现象（见图9），一般
表现为推力瓦块被一分为二，一半为磨蚀区，另一半
为非磨蚀区，中间沿止推盘旋转方向有一个斜坡。磨
蚀区失去金属原有光泽，在放大镜下观察有很多腐蚀
小坑，非磨蚀区仍表现为原有的加工面光泽。这是因
为在推力轴承瓦块润滑油的出油区，油膜较薄，轴电
流放电更容易击穿油膜形成腐蚀孔，而腐蚀孔的存在
图9 推力轴承轴电流腐蚀情况
又导致了油膜形成不良，进一步加剧了推力瓦块的磨
损。当瓦块受损面积达到一定规模时，推力轴承将难
以承受机组固有的残余轴向力，就会表现出轴位移持
续变化、轴承温度上升的现象。
3 轴电流腐蚀故障机理
目前针对轴电流形成的原因，有两种较主流的
说法：
一是对于蒸汽透平拖动离心压缩机组，由于蒸汽
中的湿蒸汽粒子碰撞使转子带电。这种情况特别是对
于凝汽式汽轮机，其末几级的蒸汽湿度较高，湿蒸汽
粒子与转子叶片的碰撞和摩擦引起的静电效应致使
转子带电。通过和相关技术专家沟通交流后发现，凝
气式汽轮机中遇到轴电流问题的概率远高于背压式
汽轮机。
二是润滑油颗粒引起带电，当润滑油通过过滤器
时，由于滤网通路很小，油分子与滤网的碰撞与摩擦
导致分子带电。当电位升高到一定值时，将在油膜电
阻最低处击穿而产生电火花放电。
4车轴电流腐蚀类故障处理措施
为了减小或消除轴电流引起的损伤，主要手段是
限制轴电压的升高。理论来说，一般能够引起损伤的
轴电压在20V以上，典型的轴承损伤电压在30~
100V之间。如果把轴电压降到1V以下，基本上就可
以消除轴电流带来的故障。
4.1 机组运行过程中
1)在线检测轴电压。在轴裸露的位置外搭一根导
线，与轴接触并固定好。万用表选择交流档，一端接导
线，另一端接地，观察万用表读数。若读数大于20V，
表征转子确实存在带电现象（见图10）。
2)若机组上已经安装了导电刷，需检查导电刷刷
图10 在线检测轴电压
上接第225页
（编辑：李俊慧
228 第39卷
机械管理开发
jxglkfbjb@126.com
头是否已磨损较为严重（见图11）。
图11 在线放电电刷情况
3)若采用的是骑轴式导电刷。在指示窗口处检查
导电刷是否磨损至最大值（见图12）。指针对准
“NEW”刻线，指示电刷处于良好工作状况；指针在
“UP"位置表示电刷被抬起处于不工作状态；若指针
靠近“RPL”（REPLACE更换）表明电刷已严重磨损，
需要在线更换电刷。若暂时不具备替换条件，可利用
提升螺钉的方法将电刷提起，使指针在“UP"位置，可
防止摩擦打火花。
4)若机组上未安装导电刷，可尝试利用外接导线
的方式进行导电。
4.2 机组检修
1)检查转子轴颈、推力盘、径向支撑轴承、推力轴
承表面轴电流腐蚀损伤程度，若损伤验证需对转子轴
颈/推力盘作精加工处理，更换径向支撑轴承及推力
轴承。
2)新增导电刷或更换导电刷刷头。一般使用的电
刷是装有特殊合金丝的硬毛型电刷，出于成本考虑可
考虑用碳刷替代。
轴承座
3 4 5 6 9 X向
10 R
UP
B
6
14 131211
基准A
1一电刷;2一电刷螺钉;3一电刷臂;4一内衬;5—外壳;6—枢轴；
7一安装法兰；8一电刷提升螺钉;9一视窗；10一接线端子组件；
11一盖螺栓、垫片；12一盖组件；13一垫片；14一轴电流引线
图12 电刷磨损指示示意图
3)改变喷嘴和叶片的材料及光洁度等，以减小液
滴碰撞和摩擦起电。
4)清洗或者更换润滑油滤网，或加抗静电剂，抗
静电剂的添加需要经过相关试验或者咨询有关润滑
油生产厂家。
5结语
轴电流对机组运行状态振动和轴位移有较大的
影响,同时对轴瓦、轴颈以及推力盘有一定的腐蚀。通
过以上分析，在机组日常运行中做好各运行参数监
控，针对有变化的参数及时调取相关的趋势，分析引
起变化的原因，对可能由轴电流引起的变化可以参考
以上列举的现象，及时采取相应措施。保证机组正常
稳定运行，同时做好下一个大修周期计划检修准备。
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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