離心壓縮機的常見故障與改進研究

孟越 陳勝偉 蔣傳杰 朱麗慶 楊溢

（1.沈陽鼓風機集團股份有限公司透平工藝部 遼寧 沈陽 110869；2.沈陽鼓風機集團股份有限公司透平設計院 遼寧 沈陽 110869）

眾所周知，離心壓縮機是制造業(yè)企業(yè)非常關鍵的機器設備。假如離心壓縮機因故障停機，會危害全部公司的生產(chǎn)制造乃至停工，將給公司造成較大的財產(chǎn)損失，所以，任何生產(chǎn)制造企業(yè)都更為關心離心壓縮機。離心壓縮機的自動控制系統(tǒng)對離心壓縮機的常見故障開展預警信息和正確診斷，所以，公司對離心壓縮機自動控制系統(tǒng)的使用性能和質量提出了很高的要求。

1 離心壓縮機的作用

電動機或平整機給予離心壓縮機工作的運行以驅動力，選用多機并接縮小，全部制冷壓縮機運行速度更快、速率范疇寬。因為它是多個模塊，各個轉動軸的速率不同。所以，在數(shù)據(jù)信號收集層面，自動控制系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)信息應可以融入大范圍的速率，并能精確搜集不同速率下的數(shù)據(jù)信號，只有這樣，故障的預估和研究才可以更為精確。離心壓縮機的主要控制包含溫度、油壓、瓦溫等信號控制［1］，無論哪個數(shù)據(jù)信號超出要求的范疇，都會終止，所以要求系統(tǒng)具備很強的抗干擾性，并及時持續(xù)工作，反映出的結果依然真實可靠。控制板可依據(jù)總流量和壓力隨時轉變，完成恒壓調整和震動控制，完成手動式、全自動轉換和警報作用。為了確保全部離心壓縮機的穩(wěn)定性，需要可以清除錯誤的動作，并具備監(jiān)測系統(tǒng)自身故障的作用。

2 離心壓縮機的常見故障

2.1 分析離心壓縮機故障現(xiàn)象

離心壓縮機的運行動力主要來源于電動機或平板電腦，根據(jù)多機并接縮小，進而運行離心壓縮機，完成氣體壓縮。在運轉環(huán)節(jié)中，離心壓縮機根據(jù)控制油溫、油壓、瓦溫等數(shù)據(jù)信號，使其處在正常工作指標值。通常情況下，假如某一數(shù)據(jù)信號超出工作參數(shù)，則會出現(xiàn)異常問題。故障具體表現(xiàn)多種形式：打開后沒法載入，制冷壓縮機工作異常；在離心壓縮機的常規(guī)運作中，制冷壓縮機發(fā)生顫振狀況，強烈振動嚴重毀壞制冷壓縮機各構件［2］。除此之外，在離心壓縮機的運作中，進過濾器發(fā)生了出現(xiàn)異常的臟狀況。根據(jù)對這種故障狀況的研究和匯總，可以歸納出離心壓縮機常見故障的因素如下。

2.2 研究離心壓縮機故障種類

2.2.1 離心壓縮機發(fā)電機組運作環(huán)節(jié)中出現(xiàn)異常震動導致的故障

首先，離心壓縮機組件中具有的電機轉子不平衡問題。在離心壓縮機的安裝和生產(chǎn)過程中，必須從數(shù)個視角對原材料和生產(chǎn)加工技術性開展解析和設計，以防造成離心壓縮機各組件的質量分布。例如，離心壓縮機的原材料損壞比較嚴重，會造成生產(chǎn)過程中電機轉子元器件的形變或產(chǎn)品質量問題，造成離心壓縮機發(fā)電機組在正常運作中發(fā)現(xiàn)異常振動。

其次，離心壓縮機浮油震蕩故障。浮油是離心壓縮機在快速滾動下滾動軸承造成的一種故障種類。它是浮油力造成的自激振蕩振動效應，造成離心壓縮機電機轉子滾動軸承構件顯著毀壞。

最后，電機轉子與其密封性間的摩擦故障［3］。電機轉子與其密封性中間的過多摩擦會嚴重影響離心壓縮機的運作，造成離心壓縮機的震動。摩擦故障有兩個原因：一是氣封與電機轉子間大傾斜度摩擦導致的元器件損壞；二是氣封與電機轉子之間部分沖擊性導致的元器件損壞故障。

2.2.2 離心壓縮機輔助系統(tǒng)故障研究

離心壓縮機輔助系統(tǒng)異常主要就是指離心壓縮機運作中各組件的故障。離心壓縮機輔助系統(tǒng)異常類型主要包含以下幾個。一是離心壓縮機傳動齒輪增速器故障。離心壓縮機在長期性運用中，受高速運轉運作的影響，造成制冷壓縮機傳動齒輪破裂或浸蝕。二是離心壓縮機滾動軸承溫度過高。在離心壓縮機的常規(guī)應用中，體溫計安裝不善或制冷壓縮機里面的熱電阻設備毀壞，造成滾動軸承溫度上升故障，危害離心壓縮機的常規(guī)運作。三是離心壓縮機密封性系統(tǒng)異常。離心壓縮機密封性系統(tǒng)和密封圈是確保空壓機正常運轉的關鍵，但受振動分析等要素的影響，非常容易造成油壓小于標準值，造成密閉性降低。

3 離心壓縮機故障診斷技術

3.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的離心壓縮機故障診斷技術

在離心壓縮機部分內(nèi)部元器件的故障檢測中，直接拆裝制冷壓縮機注意故障檢測是否現(xiàn)實。現(xiàn)階段，離心壓縮機的故障檢測可以根據(jù)離心壓縮機故障與原因間的最優(yōu)控制關聯(lián)，并根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡的確診方式來完成。現(xiàn)階段，在SOM 神經(jīng)網(wǎng)絡的幫助下，可以同時組成分析和競爭力的診斷儀。當離心壓縮機運作故障時，故障會干涉SOM神經(jīng)元網(wǎng)絡，影響原設定的參數(shù)，造成參數(shù)顯著出現(xiàn)異常。SOM神經(jīng)網(wǎng)絡可以反方向分辨造成參數(shù)轉變的故障，并合理定位故障類別。

3.2 根據(jù)視頻分析離心壓縮機故障檢測技術

視頻分析是離心壓縮機故障檢測的另一項關鍵故障檢測技術。現(xiàn)階段，小波信號分析的故障檢測主要是根據(jù)被確診目標的數(shù)學分析模型來明確離心壓縮機的常見故障點。普遍的小波變換故障檢測方式有以下幾種。

（1）選用小波分析檢測數(shù)據(jù)信號突變的確診方式。小波分析技術主要是根據(jù)多尺度研究獲取數(shù)據(jù)信號的奇怪點，完成噪音和數(shù)據(jù)信號邊沿的檢測。在離心壓縮機的機械振動故障中，相對應的觀察數(shù)據(jù)信號會產(chǎn)生奇怪的轉變［4］，這時，可直接應用小波分析來檢驗觀察數(shù)據(jù)信號的奇怪點，進而明確體系的故障點。

（2）觀察數(shù)據(jù)信號頻率構造變動的故障檢測方式。視頻分析技術中的多屏幕分辨率研究可以描述數(shù)據(jù)信號的頻帶時間轉變，合理觀察和搜集數(shù)據(jù)信號在某一時刻的次數(shù)遍布和頻率遍布特點。當離心壓縮機出現(xiàn)異常時，觀察到的數(shù)據(jù)信號的頻率結構類型會略有不同。所以，依據(jù)對應的故障測試優(yōu)化算法，可以得到數(shù)據(jù)信號的奇異值特點引流矩陣，完成離心壓縮機的多故障檢測。

（3）根據(jù)系統(tǒng)沖激響應函數(shù)公式的小波分析的故障診斷方式。離心壓縮機的系統(tǒng)異常會造成體系結構與傳輸函數(shù)公式的轉變，所以，其對應的脈沖響應函數(shù)必定會產(chǎn)生變化，這類轉變可以根據(jù)小波分析指數(shù)反應產(chǎn)生。在小波分析技術性中，有一個小波分析系統(tǒng)，它有一個比較大的模具，可以鑒別離心壓縮機數(shù)據(jù)信號點均值的變化規(guī)律，進而分辨小波變換形變是否產(chǎn)生故障。

（4）運用小波分析特點的確診方式［5］。小波分析實質上是一種濾波器，可完成離心壓縮機數(shù)據(jù)信號的過濾，開展除噪解決，直接獲得系統(tǒng)導出的數(shù)據(jù)信號，從導出數(shù)據(jù)信號中發(fā)現(xiàn)故障。

4 分析離心壓縮機故障現(xiàn)象

離心壓縮機運行后不能載入，這里我們說的不載入，是離心壓縮機工作全過程，設備機床主軸離心葉輪因為高速運轉，造成很多氣體，假如氣體速度快于排氣管速率，機器設備內(nèi)部的壓力會慢慢上升，閥門會開啟，盡管制冷壓縮機顯示載入，但事實上制冷壓縮機沒有工作。導致這種情況的因素是沒有在縮小機上安裝控制運行速率的控制板，使空壓機的運行速率過快，負載過大，制冷壓縮機不能正常工作。

在離心壓縮機系統(tǒng)故障中，顫振是制冷壓縮機的一種獨特狀況。所謂顫振狀況，就是指在制冷壓縮機運作環(huán)節(jié)中，假如負載小于要求范疇值，便會毀壞正常的氣體運輸，使制冷壓縮機氣體不規(guī)律排出，制冷壓縮機振動強烈。在這個情況下工作是十分危險的，它還會繼續(xù)毀壞制冷壓縮機的其他構件。在嚴重的情形下，會產(chǎn)生一些困難的安全事故，導致不能補救的損害。離心壓縮機喘振的首要因素是操縱每一個氣體的循環(huán)［6］。

離心壓縮機進過濾器阻塞，排氣管溫度高。在離心壓縮機運作環(huán)節(jié)中，冷卻循環(huán)水壓過低，造成排氣管溫度高。導致這種情況的最重要原因是進過濾器臟，需要終止清理。假如油壓過低，快速離心壓縮機會毀壞；假如制冷壓縮機的密封性油壓不符合規(guī)定，則可能造成氣缸氣體氣堵和油運作；假如控制油壓較低，發(fā)電機組可能跳出，油壓過低的因素是保護設備系統(tǒng)故障。

5 離心壓縮機故障的改進研究

在分辨和明確離心壓縮機的系統(tǒng)故障類別和常見故障點后，必須及時開展離心壓縮機的故障問題處理。同時，還必須制定一系列健全的離心壓縮機工作規(guī)范，合理地預防一些常見故障問題。

5.1 離心壓縮機系統(tǒng)故障處理技術

5.1.1 振動故障的處置方式

第一，針對離心壓縮機運作中產(chǎn)生的出現(xiàn)異常振動故障，必須對癥治療，采用有目的性的方法開展有效的控制。例如，離心壓縮機在臨界點轉速比中發(fā)生振動比較大的故障，可以利用調節(jié)臨界值轉速比合理處理震動過大的問題。

第二，針對浮油振動故障，離心壓縮機體系結構的參數(shù)可以設定，如調節(jié)電流量釉頸和電流釉瓦的軸力值，降低滾動軸承相對高度運作導致的振動問題。

第三，針對踢振常見故障的處理，離心壓縮機必須設定在顫振工作參數(shù)內(nèi)。與此同時，根據(jù)設計方案顫振維護系統(tǒng)軟件，操縱離心壓縮機無顫振。

5.1.2 輔助系統(tǒng)的故障問題解決方式

查驗離心壓縮機的構件。在離心壓縮機的應用中，假如機床主軸、離心葉輪等構件毀壞或松動，輔助系統(tǒng)便會產(chǎn)生多種故障，這就規(guī)定對離心壓縮機的各種各樣構件開展定期維護。

5.2 優(yōu)化升級離心壓縮機系統(tǒng)

5.2.1 定期對離心壓縮機進行設備維護。

在目前，離心壓縮機的振動常見故障可能是因為制冷壓縮機內(nèi)部構件老化，所以要按時清理機械零部件，并開展內(nèi)部構件的潔凈和拆換。例如，離心壓縮機擋板和離心葉輪中間有疤痕，必須立即清除疤痕。

5.2.2 必須做好工業(yè)設備的日常維護工作

離心壓縮機的一些常見問題是可掩藏的，通常遭受某些小問題的影響，隨后產(chǎn)生更多方面的故障問題。現(xiàn)階段的日常維護工作精密度不足、專業(yè)能力不高，這一規(guī)定可以進一步提高日常設備維護管理的實效性。一方面，必須應用現(xiàn)代機器設備，開展離心壓縮機內(nèi)部系統(tǒng)元器件的故障調研，如應用激光器校準儀器設備等機器設備，以降低維護偏差。另一方面，還要提升離心壓縮機維護員工的專業(yè)水準，以保證其可以選用高效率的維護方式，提升維護工作的品質。除此之外，還必須創(chuàng)建技術專業(yè)的維護精英團隊，完成對離心壓縮機故障的及時調研和故障維護把控。在建立檢修團隊的歷程中，必須留意的是，維修人員具備較高的專業(yè)水準，可以精確運用神經(jīng)網(wǎng)絡技術性或小波分析研究技術性確診離心壓縮機故障，并規(guī)定維修人員具備較好的職業(yè)道德規(guī)范，可以及時處理問題，合理地防止和控制問題。

5.2.3 優(yōu)化和提高離心壓縮機組件的質量和技術

當今，離心壓縮機系統(tǒng)內(nèi)部構件的品質和工藝問題將影響離心壓縮機的常規(guī)運作秩序，這就需要提升和更新離心壓縮機的安裝和生產(chǎn)制造，如挑選高品質的原材料拼裝離心壓縮機。在密封性系統(tǒng)和密封圈的制定中，新的高分子材料可以用于替代傳統(tǒng)的鋁原材料。

5.3 控制發(fā)電機組轉速

當離心壓縮機的標準氣壓發(fā)電機組正常生產(chǎn)制造時，其轉速由DSC上的壓力控制器控制，以調整轉速比，將控制設備的轉速在要求標準內(nèi)。無論發(fā)電機組是運行或是關掉，在此全過程中，速率控制可以切換開關開展手動式或自動調節(jié)，同時控制和控制設備的轉速比。

5.4 喘振自動控制系統(tǒng)

喘振自動控制系統(tǒng)的生產(chǎn)流程通常包含暖空氣、強冷空氣循環(huán)系統(tǒng)和強冷空氣旁通閥循環(huán)系統(tǒng)。這里的熱力循環(huán)全過程就是指當制冷壓縮機的操作點達到設定值時，為了避免制冷壓縮機的實際操作點貼近或達到喘振點，制冷壓縮機出入口的氣體從制冷壓縮機出入口逆止閥的上下游循環(huán)系統(tǒng)到制冷壓縮機的通道，即根據(jù)提升制冷壓縮機的總流量來防止顫振狀況。強冷空氣循環(huán)系統(tǒng)過程與暖空氣循環(huán)系統(tǒng)過程類似，當制冷壓縮機的操作點做到設定值時，制冷壓縮機出入口氣體根據(jù)喘振控制板循環(huán)系統(tǒng)到空壓機通道，提升制冷壓縮機總流量，避免顫振狀況。熱旁路電路就是指全部自動控制系統(tǒng)考慮到熱力循環(huán)和冷循環(huán)系統(tǒng)，全部自動控制系統(tǒng)以熱循環(huán)為關鍵方式，冷循環(huán)系統(tǒng)以調整方式存在，由于這不但照顧了熱循環(huán)，并且融合了冷循環(huán)系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的缺陷，進而擺脫了過去單一化循環(huán)系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的缺陷。

6 未來離心壓縮機自動控制系統(tǒng)的發(fā)展

從近些年離心壓縮機的運用狀況可以看出，發(fā)電機組的效果和可靠性不斷提升，要加強離心壓縮機自動控制系統(tǒng)的水準，逐步推進智能化系統(tǒng)。其中，速率控制和防震控制系統(tǒng)愈來愈完善，確保了自動控制系統(tǒng)的整體水準愈來愈高，但發(fā)電機組防震系統(tǒng)并未徹底完成全自動化技術。為了更好地完成全自動化技術，還需要更好的模擬控制軟硬件。

7 結語

總而言之，伴隨著社會現(xiàn)代化的進一步加快，離心壓縮機具備自身的構造優(yōu)勢和成本效益，市場使用率愈來愈高。為了更好地合理確保離心壓縮機的常規(guī)運作，需要能夠開展離心壓縮機運作質量管理，合理防止普遍的振動故障、輔助系統(tǒng)異常等問題。同時，針對一些必然的常見故障問題，需要選用高效率的故障檢測技術，以提升故障檢測的效率。除此之外，還需要制定有目的性的改善對策，開展離心壓縮機機器設備清理、離心壓縮機構件原材料拆換等。