關(guān)于離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障分析及處理措施探討

陳振新(大慶油田天然氣分公司油氣加工九大隊(duì)紅壓深冷站，黑龍江 大慶 163413)

1 離心壓縮機(jī)故障診斷的意義

作為天然氣加工裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，離心式壓縮機(jī)具有流量大、轉(zhuǎn)速高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、連續(xù)工作以及易損件少等特點(diǎn)，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)扮演了非常重要的角色，因此，其能否保證良好的工作狀態(tài)與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著密切的聯(lián)系。使用現(xiàn)金的故障診斷技術(shù)是非常具有必要的，通過提前發(fā)現(xiàn)故障隱患的方式，預(yù)防、控制故障的發(fā)生，從根本上改善當(dāng)前壓縮機(jī)維護(hù)過程中“失修、過修”的問題。

2 離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障的主要原因

(1)轉(zhuǎn)子不平衡 在離心式壓縮機(jī)的制作安裝過程中，由于受到加工技術(shù)以材料質(zhì)量等多方面的影響，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子上的質(zhì)量分布不可能完全按照中心線軸對(duì)稱，因此，我們無法做到轉(zhuǎn)子的完全平衡，這樣就會(huì)在旋轉(zhuǎn)中心線與轉(zhuǎn)子的質(zhì)量中心上存在一定的偏心距。這就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中受到周期性離心力的干擾，使之在軸承上產(chǎn)生載荷，使壓縮機(jī)發(fā)生震動(dòng)。轉(zhuǎn)子不平衡的原因主要有三種，分別是材料原因，設(shè)計(jì)原因與加工原因。其中材料原因主要是材料耐磨性差，運(yùn)行過程中造成變形導(dǎo)致質(zhì)量分布不均勻；鑄件存在氣孔，材料厚度不一致。設(shè)計(jì)原因主要是：旋轉(zhuǎn)體幾何形狀不對(duì)稱；轉(zhuǎn)子外部或內(nèi)部存在未加工表面；零件在轉(zhuǎn)軸上的配合面較為粗糙。加工原因主要是：切削誤差以及澆注、焊接上的缺陷。

(2)轉(zhuǎn)子不對(duì)中 轉(zhuǎn)子不對(duì)中，主要分為三種，分別是平行不對(duì)中、角度不對(duì)中以及組合不對(duì)中三種。常見的判定方法主要分三類，分別是：在機(jī)組熱態(tài)時(shí)對(duì)其對(duì)中情況進(jìn)行檢查；觀察軸承油壓力的變化，如果出現(xiàn)壓力減小的情況，則表明軸承下半內(nèi)表面與軸頸的間隙增大，反之則是間隙減小；最后一種則是利用振動(dòng)信號(hào)對(duì)不對(duì)中情況進(jìn)行檢查，由于大多數(shù)振動(dòng)都是多種因素共同作用造成的，因此我們不僅要測(cè)量相位、還要測(cè)量軸向和徑向振動(dòng)，通過多方面的測(cè)量來進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

（3）油膜振蕩 高速滑動(dòng)軸承經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生油膜振蕩的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由于產(chǎn)生油膜力而造成的。在發(fā)生油膜振蕩后，隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)升高，振動(dòng)現(xiàn)象也不會(huì)減弱，而振動(dòng)頻率基本保持不變。對(duì)于載荷不同的轉(zhuǎn)子，發(fā)生油膜振蕩和半速渦動(dòng)的情況是不同的，軸承的油膜起始失穩(wěn)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、載荷、軸頸軸承的相對(duì)偏心率等因素有著密切的聯(lián)系。

(4)氣封與轉(zhuǎn)子間的摩擦 為了提高離心壓縮機(jī)的效率，需要盡量縮小葉輪頂間隙和密封間隙，以控制氣體的泄露，但是隨著間隙的減小，也會(huì)導(dǎo)致流體動(dòng)力激振以及氣封與轉(zhuǎn)子摩擦現(xiàn)象的發(fā)生。常見的氣封與轉(zhuǎn)子摩擦有兩種，分別是氣封與轉(zhuǎn)子間發(fā)生大弧度摩擦磨損以及氣封與轉(zhuǎn)子發(fā)生局部碰撞磨損兩種。

3 振動(dòng)故障的處理措施

(1)更換離心式壓縮機(jī)的氣封材料 大多數(shù)的離心式壓縮機(jī)都采用鋁制的氣封材料，這種材料會(huì)在離心壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中被氧化腐蝕，并且很難被清洗，最終導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)氣封變形或者斷裂，是轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中由于嚴(yán)重摩擦而導(dǎo)致振動(dòng)故障。因此我們可以將離心式壓縮機(jī)的鋁制氣封更換為四氟材質(zhì)的氣封，這樣就能夠有效避免由于氣封氧化腐蝕造成變形或斷裂而引起的壓縮機(jī)振動(dòng)。

(2)及時(shí)清理離心式壓縮機(jī)隔板和葉輪處的結(jié)疤 由于離心式壓縮機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，很容易在隔板和葉輪處結(jié)疤，會(huì)嚴(yán)重影響到壓縮機(jī)的進(jìn)氣量，并且破壞轉(zhuǎn)子平衡，不僅浪費(fèi)了大量的天然氣原料還對(duì)壓縮機(jī)的壽命產(chǎn)生不利影響。因此，操作人員可以在壓縮機(jī)進(jìn)氣口通過不斷注水的方式，利用壓縮機(jī)自身的離心力來清洗結(jié)疤，但是應(yīng)注意，由于壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速非常高，直接注水很容易導(dǎo)致葉輪的損壞，所以注水應(yīng)提前將水進(jìn)行高壓霧化，使其能夠均勻的進(jìn)入壓縮機(jī)，此外，操作人員也應(yīng)經(jīng)常性的揭蓋對(duì)結(jié)疤進(jìn)行處理。最后，對(duì)于壓縮機(jī)內(nèi)的沙塵，可以使用充二氧化碳?xì)怏w的方式，進(jìn)行清除，這種方法還能夠減少隔板和葉輪的結(jié)疤，效果十分明顯。

(3)使用波紋管換熱器代替冷卻管 在離心式壓縮機(jī)中使用波紋管換熱器代替冷卻管，能夠加大進(jìn)入壓縮機(jī)中的天然氣流量以及水量，能夠有效減少結(jié)疤情況的發(fā)生，大幅度提高離心式壓縮機(jī)的換熱效果，此外，通過波紋管換熱器的使用還能夠減少由于大量天然氣進(jìn)入不能快速冷卻而導(dǎo)致壓縮機(jī)工作面積減少情況的發(fā)生，能夠使離心式壓縮機(jī)能夠避免由于外力作用而在運(yùn)行中發(fā)生自由膨脹而導(dǎo)致的振動(dòng)故障的發(fā)生。

(4)提高檢修機(jī)組的檢維修質(zhì)量 對(duì)于離心式壓縮機(jī)的檢修來說，不僅工作量大，而且空間有限，需要較高的檢修精度，因此需要一支技術(shù)水平高、認(rèn)真負(fù)責(zé)的檢修隊(duì)伍。檢修人員可以通過激光找正儀的使用，將機(jī)組檢修誤差控制在0.02mm 的范圍內(nèi)。此外，通過在離心式壓縮機(jī)上安裝檢測(cè)系統(tǒng)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組在運(yùn)行中的故障，避免更嚴(yán)重事故的發(fā)生，并提高離心式壓縮機(jī)的檢修質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，在石化行業(yè)中天然氣離心壓縮機(jī)的使用頻率越來越高，已經(jīng)成為了關(guān)鍵設(shè)備之一，其安全性和穩(wěn)定性直接決定了企業(yè)的生產(chǎn)能力與經(jīng)濟(jì)效益。因此我們應(yīng)對(duì)其常見故障予以足夠的重視，通過減少故障的發(fā)生等方式來保證其工作狀態(tài)。對(duì)于離心式壓縮機(jī)來說，其振動(dòng)故障是最長(zhǎng)的一種故障，通過本文對(duì)于振動(dòng)故障原因以及解決對(duì)策的描述，希望能夠提高壓縮機(jī)的運(yùn)行效率與質(zhì)量，促進(jìn)石化行業(yè)的不斷發(fā)展。

[1]鄧旭亮.淺析天然氣加工行業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)[J].浙江化工,2013,9.

[2]孔路明.論天然氣化工行業(yè)的未來發(fā)展動(dòng)向[J].化工技術(shù),2014,3.