透平壓縮機常見振動故障及解決對策

劉瑤 韓為韜 甘興泉

摘 要：透平壓縮機作為一種葉片式旋轉機械，在工業生產中已經得到了廣泛運用。但是，作為旋轉式機械，振動故障非常常見，透平壓縮機也是如此。震動故障的出現會對透平壓縮機的正產運作造成影響，因此，本文對透平壓縮機常見的故障進行了分析，并提出了一些解決對策，僅供參考。

關鍵詞;壓縮機;振動故障;解決對策

1 透平壓縮機故障概述

透平壓縮機的振動會產生噪聲、加快磨損、縮短機器的使用壽命和降低工作效率，嚴重的振動會使機器部件斷裂、轉子失穩，造成重大事故。為此，對透平壓縮機振動原因的分析十分必要，找出并消除振動故障，延長機組使用壽命，降低企業財產損失，同時可以為透平壓縮機轉子系統的設計、制造和運行管理提供參考。

2 診斷方法

2.1不平衡故障

轉子不平衡是壓縮機最常見的振動故障，轉子或多或少總是存在不平衡的，只是不平衡只能控制在標準范圍內，超過標準就是故障，它在各類轉子故障中占很高的比例。不平衡有多種情況，有力不平衡、偶不平衡和動不平衡等。磨損和結垢是產生轉子不平衡的兩大主要原因。轉子不平衡時，轉子的質心與轉子幾何軸心不重合，存在著一個偏心矩，轉子轉動時偏心矩將會產生離心力、離心力矩或兩者兼而有之。不平衡振動的頻率與轉速相一致，振動值的大小與轉速相關。

2.1.1 不平衡故障的振動診斷

振動大小與轉速平方成正比;振動波形接近正弦波;軸心軌跡近似圓形;振動以徑向為主，一般水平方向幅值大于垂直方向的幅值;力不平衡的振動相位穩定，兩個軸承處相位接近。同一軸承垂直水平方向的相位相差接近900度，兩個軸承處相位相差180°。懸臂轉子的不平衡在軸向和徑向均出現較大振動;啟動過程振動大，且具有再現性;初定速振動大，且振值基本穩定。一般來說，如果單純的水平方向振值較大，可以初步判斷是轉子不平衡故障;轉子軸彎曲時，徑向振動大，軸向同時也有較大的工頻振動。

2.1.2現場動平衡校正

轉子不平衡可通過拆卸轉子后在平衡機上實施離線平衡，或采用現場平衡的方法。因剛性轉子與柔性轉子的現場動平衡方法有較大區別，因此在實施現場動平衡前，首先要確定須校正的轉子是剛性轉子還是柔性轉子。剛性轉子的平衡方法有幅值法和影響系數法，其中幅值法又包括三圓法和兩圓法;柔性轉子的平衡方法有振型平衡法、影響系數法及諧分量影響系數法等。因篇幅所限，僅介紹常用的影響系數法。

2.2不對中故障

2.2.1 故障分類

不對中也是壓縮機設備十分常見的故障之一。軸系不對中又有三種情況：兩轉子的軸線相互平行位移，稱平行不對中;兩轉子的軸線交叉成一角度，稱角度不對中;兩轉子的軸線相互交叉和平行，稱平行交叉綜合不對中。

剛性聯軸器的平行不對中將產生二倍頻振動，聯軸器兩側徑向振動的相位差180°，角度不對中時將產生軸向工頻振動，且振動相位反相。齒式聯軸器平行不對中時，會在徑向產生二倍頻振動，而相位是工頻的兩倍。角度不對中時，會在徑向產生兩倍頻振動，聯軸器兩側軸承徑向振動的相位差180°同時會在軸向產生較大的工頻振動。

2.2.2故障特征

不對中故障可能發生得較為突然，且有可能伴隨著聯軸器螺栓的失效。軸向振動大，且聯軸器兩側振動大，首先考慮是否存在不對中故障。一般來說，設備不對中故障時，垂直、水平振值都較大。不對中振動對轉子負荷的變化較為敏感，振動幅值隨負荷增大而增高。不對中振動本身較為穩定，對轉速變化不敏感，而橫向裂紋、轉動件松動對轉速十分敏感。

2.3松動故障

振動幅值的大小是由激勵力和機械阻尼兩方面共同決定的。即前述基礎知識中的Y=F/k，松動使連接剛度忌下降，極小的不平衡或不對中都會導致設備產生很大的振動。根據松動的部位不同，具體分為三類。

基礎松動是設備底座、臺板等存在結構松動，或水泥灌漿不實以及結構或基礎的變形。此狀態下，垂直方向上的振動值會更大些。

結合面緊固螺栓松動是指軸承座、支座、底座、臺板、基礎之間結合面上的緊固螺栓強度不足、斷裂或松動，以及支座變形或出現裂紋等。此類振動是由于結合面上存在間隙，導致支承系統產生不連續位移。

軸承套松動是指軸承套或可傾瓦的襯套與軸承座的配合間隙誤差過大，形成間隙過大或軸承緊力不足。軸承套松動時，在轉子離心力的作用下，軸承套沿圓周方向產生周期性變形，剖分形式的襯套則是沿剖分面垂直方向產生松動位移，從而改變了軸承的幾何參數，進而影響到油膜的穩定性。

2.4滾動軸承故障

滾動軸承的常見故障有點蝕、磨損、膠合、斷裂、銹蝕、電蝕、保持架損壞、凹坑及壓痕等。在滾動軸承的實際應用中最常見和最有代表性的故障類型為點蝕、磨損和膠合。其中，膠合從發生到軸承完全損壞的過程往往極短暫，因此一般很難通過定期檢查及時發現。

對采用滾動軸承支撐的設備，必須加上加速度參數的檢測，因為滾動軸承故障特征一般在高頻率區域。在滾動軸承新安裝初期，需重點跟蹤其振值及溫度值，運轉穩定后，振動加速度大則是滾動軸承損壞的一個充分條件。軸承每一種零件有其特殊的故障特征頻率。

2.5滑動軸承故障

滑動軸承故障主要為軸瓦間隙大，油膜渦動、油膜振蕩、合金損壞等。軸瓦間隙大的振動特征包括：徑向振動大，特別是垂直方向（此特點類似松動）;頻譜中以一倍轉頻及高次諧波為主，也可能存在分數諧波。除包括上述振動特征以外，合金損壞的振動特征還有較大的軸向振動。

2.6電動機故障

電動機振動故障的主要原因有電氣和機械兩個方面。區分電氣和機械因素產生的振動比較容易，在電動機斷電瞬間，如果振動馬上消失，則是電氣方面的問題;如果振動緩慢消失，則是機械因素引起的。如果是兩種因素共同作用，則可以觀察斷電瞬間什么故障消失了，什么故障仍在起作用。電動機常見電氣振動故障有轉子、定子故障和氣隙不均勻等。

3 總結

總之，對壓縮機設備震動監測故障進行診斷時，要設置合理的數據監測點、數據采集方式和周期，然后運用合適的診斷技術來對其進行診斷，實踐證明，這種方式能夠有效的實現對壓縮機設備震動故障的監測。

參考文獻

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（作者單位：沈鼓集團營口透平裝備有限公司）