目前，国内外PVC生产中氯乙烯深度脱水大多数采用变压吸附脱水工艺，其依据是专用干燥剂对混合气体中水分和杂质具有特殊选择吸附性能，且在不同压力和温度等工艺条件下，干燥剂对水分的吸附量存在较大差异。该装置采用新型干燥剂，容易再生，使用寿命长，具有脱水精度高、回收率高、不带入惰性气体、能耗低、自动化程度高等特点。氯乙烯深度脱水采用变压吸附脱水工艺，将粗氯乙烯气体中的机械水、气态水一次性深度脱除，确保氯乙烯单体最终含水质量分数≤100×10-6。该套装置配有3台氯乙烯增压机，在再生干燥器内干燥剂时，吹扫气经降温、除杂后通过增压机升压循环利用或输送至界外气柜，或者返回干燥器底部进行干燥处理。

1 增压机的基本情况及使用状况

氯乙烯增压机为LWY-VI型立式单级单缸双作用无油活塞式气体压缩机，2开1备，主要技术参数如下。

流量：27.4 m3/min；吸气条件：压力0.2～0.3 MPa（表压），温度40 ℃；排气条件：压力0.4 MPa（表压），温度≤100 ℃；

传动方式为带传动，电动机功率132 kW。

氯乙烯增压机自投入运行以来，单独运行1台增压机，情况基本良好，但根据生产负荷同时运行2台增压机时，压缩机机体及相连管道、周围地面有较强振动，故障表现为气阀声音异常现象频发、曲轴断裂后甩出曲轴箱、十字头滑道拉伤、活塞顶出气缸盖等，存在氯乙烯气体泄漏的重大安全生产隐患。增压机装置工艺流程见图1。

2 测试方案

为了找出引发故障的源头，全面了解增压机的运行状况，对增压机及管道进行了全面的振动测试及分析诊断。测试方案从以下5点开展。

（1）监测每台增压机独立运行时电动机输出端轴承、曲轴轴承及活塞缸体的振动。

（2）监测每台增压机独立运行时入口阀门、入口管道、出口管道、出口阀门处沿管道轴向和径向的振动。

（3）监测每台增压机独立运行时入口总管和出口总管的振动。

（4）监测2台增压机同时运行时管道的振动。

（5）监测静态下增压机机体及各管道的固有频率。

3 现场测试及数据分析

增压机电动机转速990 r/min（16.5 Hz），实测曲轴转速226 r/min（3.77 Hz），活塞往复频率3.77 Hz。

3.1 单台增压机独立运行测试数据分析

单独运行1台增压机（1#），按照测试方案（1）对增压机各测点进行监测，振动速度有效值见表1，各点振动速度波形频谱图见图2~图4。

表1 1#增压机单独运行时振动速度有效值(mm/s)

由表1振动值和图2～图4频谱图可知：电动机侧振动较低，振动主要频率为电动机转频16.5 Hz；曲轴振动很低，振动频率为曲轴的转频及倍频，幅值很低；活塞缸体沿管道轴向振动偏高，振动的主要频率为活塞往复频率（3.77 Hz）的4倍频15.1 Hz。

单独运行1台增压机（1#），按照测试方案（2）对增压机入口支管、出口支管及出入口阀门各测点进行监测，振动速度有效值见表2，各点振动速度波形频谱图见图5~图6。

表2 1#增压机单独运行时管道振动速度有效值(mm/s)

从表2振动值和图5～图6频谱图可知：径向振动明显偏高，振动的主要频率为活塞往复频率（3.77 Hz）的4倍频15.1 Hz和6倍频22.6 Hz。

单独运行1台增压机（1#）时，按照测试方案（3）对增压机入口总管、出口总管各测点进行监测，振动速度有效值见表3，各点振动速度波形频谱图见图7~图10。

表3 1#增压机单独运行时入口总管、出口总管振动速度(mm/s)

从表3振动值和图7～图10频谱图可知：入口总管3#增压机阀门处垂直振动偏高，振动主要频率为15.1 Hz和22.6 Hz。且另外单独运行1台增压机（1#）时，监测3#增压机缸体及管道振动，振动以15.1 Hz及11.3 Hz成分为主，其他频率成分很低；对电动机基础进行测试，电动机输出端地脚螺栓存在松动；对管道测试，振动主要频率为22.6 Hz、15.1 Hz及11.3 Hz。

3.2 增压机静态固有频率测试

按照测试方案（5），在静态下撞击3#增压机缸体，3#增压机缸体沿管道轴向撞击测试波形频谱图见图11，固有频率为11.9 Hz，该频率与活塞往复频率的3倍频11.3 Hz比较接近，因此3#增压机缸体沿管道轴向易发生倍频共振。

在静态下撞击1#增压机缸体，1#增压机缸体沿管道轴向撞击测试波形频谱图见图12，固有频率为13.1 Hz；增压机入口总管沿管道轴向固有频率测试见图13，固有频率为16.3 Hz、24.4 Hz；增压机出口总管沿管道轴向固有频率测试见图14，固有频率为25 Hz、29.4 Hz。

3.3 2台增压机（1#、3#）同时运行测试

从1#增压机单独运行到1#、3#增压机同时运行，按照测试方案（4）对出口总管进行测试，其沿管道轴向的频谱瀑布图见图15，从图15中可以明显看出频谱的变化，15.1 Hz成分有所增加，11.3 Hz及22.6 Hz成分变化明显。

分别对增压机沿管道轴向振动进行测试，测点选在增压机上部（活塞缸体中部位置）和下部（曲轴位置），1#增压机对比波形图见图16，上下振动为同向振动，上部幅值约为下部幅值的4~5倍，增压机呈现整体轴向晃动的状态，频率为活塞往复频率的4倍频15.1 Hz。3#增压机亦呈现整体轴向晃动的状态，频率为活塞往复频率的3倍频11.3 Hz。活塞上下往复1次而缸体在轴向晃动3或4次。由此可见：活塞在上下运动中由于缸体的晃动，活塞要承受更大的阻力，进而增大曲轴的负荷，从而造成故障频发。

4 结论及相应对策

通过测试及数据分析，可以得出3台增压机在使用上存在下列问题。

（1）2台增压机同时运行时存在一定的干扰，建议在出口管道上增加缓冲罐。

（2）增压机机体和连接管道在轴向上刚度明显偏弱，共振区间为0.8~1.2倍的固有频率。从测试数据看，1#增压机固有频率接近活塞往复频率的4倍频，3#增压机机体固有频率接近活塞往复频率的3倍频，管道接近4倍频和6倍频。产生倍频共振，可以通过改变激振频率、降低激振频率幅值、提高设备的刚度等措施消除共振。倍频的产生与运动部件松动有关，建议检查转动部件是否有松动。

（3）增压机在轴向刚度明显偏弱，尤其增压机头重脚轻，头部晃动较多，可以对头部进行固定以降低头部的晃动，建议加固后机体中部轴向振动控制在2.0 mm/s。

（4）通过技术改造后，建议增压机运行轴向振动速度控制在4.5 mm/s以内，最高不应超过7.1 mm/s。

按照上述4点改进建议，对增压机进行了技改：分别在3台增压机机体进出口处沿轴向进行支撑加固，且在增压机出口管路对应各增加1台2.3 m3缓冲罐。改造后重新对1#增压机进行了现场振动测试。分析结果表明：对1#增压机机体上部加固后的静态测试，撞击测试机体固有频率27.5 Hz，环境噪声激励测试固有频率28.6 Hz，说明加固后机体刚度大幅度提高，固有频率由13.1 Hz提高到了28 Hz左右。

加固后振动较加固前振动下降70%左右，15.1 Hz频率振动大幅下降，共振消失，振动成分均为活塞往复频率3.77 Hz的倍频成分，幅值较低，加固后运行测试数据见表4。