離心壓縮機振動故障的分析與處理

李鴻志

摘 要：離心壓縮機作為化工等行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，需要長期的穩(wěn)定運行，但在持續(xù)運行過程中，會受到內(nèi)部和外部的多重影響，造成離心壓縮機的故障問題。振動故障是較為常見的故障之一，主要表現(xiàn)為振動頻率的異常，會導(dǎo)致壓縮機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和部件的損壞，嚴重影響到離心壓縮機的運行安全。本文就將針對離心壓縮機振動故障進行深入分析，對故障原因和處理措施進行充分探討，促進離心壓縮機的運行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機;振動故障;分析與處理

0 引言

離心壓縮機是通過氣體推動轉(zhuǎn)子和葉輪的高速運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生壓縮機內(nèi)部的動能和壓力，從而形成機械動力。在工業(yè)生產(chǎn)中離心壓縮機的使用極為普遍，所以離心壓縮機的振動故障問題會嚴重影響到工業(yè)生產(chǎn)進程。為了提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，也促進離心壓縮機的安全運行，需要對離心壓縮機振動故障進行重點分析。但要做好對離心壓縮機振動故障的分析和處理，就必須要對離心壓縮機具有足夠的了解，才能夠在振動故障發(fā)生時，掌握分析和處理的基礎(chǔ)，提高分析和處理的準(zhǔn)確性和有效性。

1 離心壓縮機概述

1.1 離心壓縮機的基本結(jié)構(gòu)

離心壓縮機主要是由于轉(zhuǎn)子和定子兩個部分組成，通常也會被稱為渦燁壓縮機。轉(zhuǎn)子和定子兩個部分當(dāng)中，還包含其他復(fù)雜的組合部件，包括推力盤、葉輪等，其中最為主要的元器件就是定位，包含了推力軸承、支撐軸承隔板和密封等。所以離心壓縮機具有較為復(fù)雜的基本結(jié)構(gòu)，需要加強對不同結(jié)構(gòu)的組成和功能的了解。

1.2 離心壓縮機的運行原理

外界氣體是離心壓縮機運行的主要借助動力，需要通過外界空氣的引入，由葉輪裝置與氣體接觸后產(chǎn)生氣體的流動作用力，并通過對流動作用力的不斷運轉(zhuǎn)，以及不斷加入氣體將流動作用力持續(xù)增大和運轉(zhuǎn)后，促進葉輪運轉(zhuǎn)速度的逐漸加快，再將氣體的流動作用力向壓縮機出口位置進行推動。這個氣體的流動作用力就會在壓縮機內(nèi)部產(chǎn)生較高的動能，并根據(jù)外界氣體的引入情況對動能進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。當(dāng)氣體引入到擴壓器后，可以通過機械加強運轉(zhuǎn)能力，原先產(chǎn)生的動能作用就會變成壓力作用。

2 離心壓縮機振動故障的原因

2.1 轉(zhuǎn)子不平衡

轉(zhuǎn)子不平衡的主要原因可能是由于離心壓縮機在制作生產(chǎn)的過程時，存在制作生產(chǎn)原材料的質(zhì)量問題或制作生產(chǎn)工藝操作的技術(shù)問題等原因，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子存在分布不對稱的問題，當(dāng)離心壓縮機進行運行時，就會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心與質(zhì)量中心的偏心距現(xiàn)象，使離心壓縮機在運行過程中，不斷加大軸承的荷載，最終超過荷載能力，導(dǎo)致振動故障的發(fā)生。根據(jù)以上轉(zhuǎn)子不平衡的情況分析，能夠總結(jié)為三種主要的不平衡原因：第一種是由于設(shè)計人員在進行轉(zhuǎn)子設(shè)計時，對偏心距的數(shù)據(jù)沒有進行準(zhǔn)確的測算和檢驗，導(dǎo)致偏心距存在數(shù)據(jù)誤差，形成旋轉(zhuǎn)幾何體形狀的不對稱問題;第二種是對制作生產(chǎn)原材料的質(zhì)量檢驗不夠嚴格，導(dǎo)致采用了不符合制作正產(chǎn)質(zhì)量要求的原材料，使制作生產(chǎn)完成后的轉(zhuǎn)子仍然存在耐磨性差、厚度不均勻、氣孔等質(zhì)量問題;第三種是對離心壓縮機的運行監(jiān)督管理不夠嚴格，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子長期處在超負荷的運行狀態(tài)中，最終產(chǎn)生嚴重損傷，導(dǎo)致振動故障的發(fā)生。

2.2 油膜振蕩

油膜振蕩是由于離心壓縮機在運行過程中，會存在內(nèi)部的高速滑動軸承影響，可以通過轉(zhuǎn)速對油膜振蕩的轉(zhuǎn)動進行相關(guān)判定。但是當(dāng)振蕩消失后，起始轉(zhuǎn)速仍然與轉(zhuǎn)速不同，就可以判定是油膜振蕩產(chǎn)生故障。其他判定方法還包括對機械運轉(zhuǎn)速度的加快試驗，當(dāng)油膜振蕩存在故障時，也應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生同樣的振動頻率。

2.3 轉(zhuǎn)子不對中

轉(zhuǎn)子不平衡和轉(zhuǎn)子不對中這兩種故障原因雖然具有較大的相似性，但是在運行過程中所產(chǎn)生的故障狀態(tài)則完全不同。基于轉(zhuǎn)子不對中的故障原理，通常采用兩種診斷方法能夠得到準(zhǔn)確的診斷結(jié)果：第一種是通過不同位置的轉(zhuǎn)子振動幅度和頻率的差異進行診斷，為了提高診斷的準(zhǔn)確性，可以在負荷較低時進行觀察，差異性會表現(xiàn)的更加明顯;第二種是通過聯(lián)軸器，觀察同一側(cè)互相垂直的兩個方向，根據(jù)2倍頻與基頻的2倍相位差數(shù)據(jù)進行診斷。

2.4 轉(zhuǎn)子與氣峰間的摩擦

根據(jù)離心壓縮機的作用原理，為了將壓縮機的運行效率提高，可以在制作生產(chǎn)過程中，將葉輪頂間隙和密封間隙進行適當(dāng)?shù)目s小，使氣體的能夠得到更好的控制，有效避免泄露的問題發(fā)生。但是由于間隙的縮小，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與激振的流體動力和氣封產(chǎn)生較大的摩擦。這種摩擦的形式能夠總結(jié)為兩種，一種是當(dāng)氣封和轉(zhuǎn)子處于正常運行狀態(tài)下，受到外部因素的干擾后，發(fā)生局部的碰撞磨損;另一種是當(dāng)局部碰撞磨損發(fā)生后，原有的振動頻率被提高，產(chǎn)生了大弧度摩擦。

2.5 離心壓縮機的旋轉(zhuǎn)脫離及踹振

2.5.1 離心式壓縮機的旋轉(zhuǎn)脫離

當(dāng)離心壓縮機在運行過程中受到其他因素干擾，導(dǎo)致工作任務(wù)需要進行改變時，葉輪和擴壓器的氣流方向就會受到進入壓縮機內(nèi)部氣流的影響而改變，這種改變會造成大量氣流旋渦在葉片上產(chǎn)生，并持續(xù)保持增加的趨勢，會對流動氣體通道的面積不斷進行擠壓，導(dǎo)致氣流無法正常流動，最終被擠壓到其他通道中，引發(fā)振動故障的產(chǎn)生。

2.5.2 離心壓縮機的踹振

離心壓縮機的踹振通常是由于突變而產(chǎn)生的，在于突變對原有速度的劇烈影響，導(dǎo)致大量的氣流漩渦在離心壓縮機內(nèi)部產(chǎn)生，嚴重降低了壓縮機的內(nèi)部壓力。隨著氣流方向的改變，又會帶動大量氣流漩渦的產(chǎn)生，就導(dǎo)致離心壓縮機的踹振產(chǎn)生。

3 離心壓縮機振動故障的處理措施

3.1 對離心壓縮機的氣封材料及時更換

最常見的離心壓縮機的氣封材料就是鋁制材料，當(dāng)離心壓縮機經(jīng)過長期的高速運轉(zhuǎn)后，鋁制氣封會受到嚴重的氧化腐蝕損傷，這種氧化腐蝕損傷是無法經(jīng)過清洗被修復(fù)的，當(dāng)氧化腐蝕嚴重時，就會導(dǎo)致離心壓縮機氣封的變形或斷裂，在離心壓縮機的運行過程中，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致振動故障。

3.2 對離心壓縮機隔板和葉輪處結(jié)疤及時清理

離心壓縮機隔板和葉輪的結(jié)疤是受到離心壓縮機的高速運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的，如果得不到及時的清理，就會使壓縮機的進氣量受到影響，也會使轉(zhuǎn)子的平衡受到影響，降低離心壓縮機的運行效率，不僅會對天然氣原料的應(yīng)用造成浪費，還會對壓縮機的使用壽命造成縮減。所以必須要對結(jié)疤進行及時的清理。清理方式可以采用壓縮機進口不斷注水的方式，通過壓縮機自身具有的離心力對結(jié)疤進行清洗。但由于壓縮機的轉(zhuǎn)速較高，必須先做好注水的高壓霧化處理，確保注水的均勻，否則直接注水會損壞葉輪。除此之外，也可以將壓縮機揭蓋后進行直接清理。對于壓縮機內(nèi)部的沙塵堆積問題，二氧化碳氣體能夠起到良好的清除效果，同時也對隔板和葉輪的結(jié)疤具有清洗作用。

3.3 對冷卻管采用波紋管換熱器代替

為了提高離心壓縮機的換熱效果，采用波紋管換熱器代替冷卻管能夠促進壓縮機內(nèi)天然氣流量和水量的增大，還具有防范離心壓縮機隔板和葉輪結(jié)疤產(chǎn)生的作用。

3.4 對維修質(zhì)量予以加強

由于離心壓縮機的運行重要性，必在維修質(zhì)量方面予以加強，但是離心壓縮機存在維修工作量較大、維修空間較小、維修精確度較高等原因，維修質(zhì)量的提高難度較大。可以從維修技術(shù)方面著手，加強對先進維修技術(shù)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)高水平的維修技術(shù)人員，引進先進的維修設(shè)備等，如激光找正儀，能夠達到0.02mm的維修誤差。

4 結(jié)語

離心壓縮機振動故障由于壓縮機的運行原理，具有極高的故障發(fā)生率，通過對當(dāng)前離心壓縮機振動故障的分析，能夠?qū)⒅饕墓收项愋秃驮蜻M行總結(jié)，針對總結(jié)內(nèi)容進行處理措施的探討，達到處理措施較高的針對性和有效性，保障離心壓縮機的安全運行。

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