離心式壓縮機(jī)常見(jiàn)故障分析

當(dāng)斌　王志　趙剛　曹令臣

摘? 要： 離心式壓縮機(jī)是一種由電動(dòng)機(jī)直接控制的垂直吸收式單級(jí)壓縮機(jī)，其作用是增加循環(huán)氣體壓力，以維持反應(yīng)器的通量;其介質(zhì)主要由氮、 氫、乙烯、而且在介質(zhì)中還有一定量的固態(tài)聚乙烯粉末，所以要求內(nèi)殼、葉輪等接觸介質(zhì)的所有部件不易黏結(jié)樹(shù)脂，影響壓縮機(jī)性能，導(dǎo)致壓縮機(jī)故障; 為了防止這些氣體沿著旋轉(zhuǎn)軸軸向泄漏至大氣，必須使用不同的軸密封以確保機(jī)器的穩(wěn)定功能;減少能源和材料損失以防止污染，并保障設(shè)備安全。

關(guān)鍵詞： 離心式壓縮機(jī);故障分析

1 離心壓縮機(jī)的工作原理

介質(zhì)氣在通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪時(shí)，在離心力的作用下，一方面壓力得 到提升，另一方面速度也得到極大增加，原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成氣體的靜 壓能和動(dòng)能;此后，氣體流經(jīng)擴(kuò)壓器通道時(shí)流道截流面積逐漸增大，前面 氣體流速降低，后面的氣體又不斷涌向前，使氣體的動(dòng)能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成靜 壓能，達(dá)到最終的增壓目的。

2 離心壓縮機(jī)的重要性

離心壓縮機(jī)的葉輪與主軸之間的配合型式通常有帶鍵和不帶鍵兩種 型式，均為過(guò)盈配合，帶鍵的過(guò)盈值會(huì)較小，不帶鍵的過(guò)盈值會(huì)較大;在 軸向方向上，葉輪與軸套之間都會(huì)考慮熱漲冷縮而預(yù)留一定的間隙值;當(dāng) 壓縮機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，溫度會(huì)升高，葉輪離心力會(huì)增大，葉輪與主軸間的過(guò) 盈值會(huì)因?yàn)槿~輪的膨脹而變小，還會(huì)因葉輪做功時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定扭矩，如此 時(shí)過(guò)盈不足，葉輪與主軸就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，造成葉輪不平衡且位置發(fā)生 改變，使壓縮機(jī)軸系振動(dòng)增大，甚至損壞壓縮機(jī);當(dāng)過(guò)盈值嚴(yán)重不足時(shí)，? 帶鍵配合型式的葉輪與主軸可能不會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但會(huì)產(chǎn)生葉輪的偏擺 現(xiàn)象;葉輪偏擺會(huì)引起回轉(zhuǎn)效應(yīng)，當(dāng)偏擺角方向不變時(shí)，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩方 向也是固定不變的，對(duì)壓縮機(jī)的振動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生影響，正如轉(zhuǎn)子正常撓曲變 形時(shí)葉輪產(chǎn)生的偏擺，此時(shí)偏擺方向是不變的;但當(dāng)葉輪因過(guò)盈嚴(yán)重不足 時(shí)，產(chǎn)生的偏擺角方向是近似呈周期性改變的，產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩方向也是 周期性改變的，轉(zhuǎn)子就會(huì)因該周期性改變的力矩發(fā)生振動(dòng)。

3 離心壓縮機(jī)的常見(jiàn)故障

（ 1 ）油膜振蕩。油膜振蕩是高速滑動(dòng)軸承的一種特有故障，它是由油 膜力產(chǎn)生的自激振動(dòng);轉(zhuǎn)子發(fā)生油膜振蕩時(shí)輸人的能量很大，引起轉(zhuǎn)子軸 承系統(tǒng)零部件的損壞甚至整個(gè)機(jī)組的毀壞，其防治措施主要有以下幾種：? 避開(kāi)油膜共振區(qū)：使壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速避免在一階臨界轉(zhuǎn)速的兩倍附近運(yùn) 轉(zhuǎn);增加軸承比壓即增加軸瓦工作面上單位面積所承受的載荷;增加比壓 就等于增加軸頸的偏心率，提高油膜的穩(wěn)定性;減少軸承間隙：軸承間隙 減小，側(cè)可提高發(fā)生油膜振蕩的轉(zhuǎn)速;控制適當(dāng)?shù)妮S瓦預(yù)負(fù)荷預(yù)負(fù)荷為正 值，就是軸瓦內(nèi)表面上的曲率半徑大于軸承內(nèi)圓半徑等于起到增大偏心距 的作用;選用抗振好的軸承：圓柱軸承抗抗性最差，其次是橢圓軸承最好 的是三油楔和四油楔軸承;調(diào)整油溫：升高油溫減小油的粘度，可以增加 軸頸在軸承的偏心率有利于軸頸穩(wěn)定。

（ 2 ）轉(zhuǎn)子不平衡。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子由于受到材料質(zhì)量和加工技術(shù)等 各方面的影響，轉(zhuǎn)子上的質(zhì)量分布對(duì)中心線不可能絕對(duì)地軸對(duì)稱，轉(zhuǎn)子質(zhì) 量中心與旋轉(zhuǎn)中心線之間總是有偏心距存在;我們把旋轉(zhuǎn)質(zhì)量沿旋轉(zhuǎn)中心 線的不均勻分布稱為不平衡;它又分為：①固有不平衡。即使制造過(guò)程中 各轉(zhuǎn)子已做了動(dòng)平衡，但在連接起來(lái)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中還是不可避免地出現(xiàn)某 些固有不平衡;這種不平衡將引起穩(wěn)定的每轉(zhuǎn)一次的轉(zhuǎn)速頻率振動(dòng)其幅值 不隨時(shí)間而變只是隨某一給定轉(zhuǎn)速下操作條件（溫度壓力、負(fù)荷等）的變 化，這種固有的不平衡最有效的防治方法就是改善轉(zhuǎn)子的平衡條件來(lái)降低 激振力;②轉(zhuǎn)子的飛缺。離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子飛缺最常見(jiàn)的是轉(zhuǎn)子結(jié)疤大量不 均勻脫落，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生階越式不平衡變化;在修理時(shí)單獨(dú)測(cè)振幅不能確定 區(qū)缺的發(fā)生，因此還必須同時(shí)測(cè)向位[1]。

（3 ）喘振故障。離心式壓縮機(jī)在工作中經(jīng)常發(fā)生喘振;喘振也被稱呼?? 為“飛動(dòng)”，該現(xiàn)象的產(chǎn)生主要由于壓縮機(jī)機(jī)組入口流量低于某一值（喘?? 振流量），從而使壓縮機(jī)機(jī)組的管網(wǎng)壓力高于壓縮機(jī)出口壓力，導(dǎo)致氣體?? 倒流回機(jī)組，由于反復(fù)的氣體脈動(dòng)影響，使壓縮機(jī)出現(xiàn)了“呼哧、呼哧” 的聲音，伴隨著機(jī)組振動(dòng)值上升;喘振是離心式運(yùn)行中非常常見(jiàn)也非常嚴(yán)

重的一個(gè)問(wèn)題，喘振是由于壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)失速進(jìn)一步發(fā)展所導(dǎo)致的;壓縮機(jī) 運(yùn)行過(guò)程中，伴隨其負(fù)荷的降低，進(jìn)氣流量趨于設(shè)計(jì)的邊界時(shí)，被壓縮的 氣體會(huì)脫離葉輪或擴(kuò)壓器的流道表面，帶來(lái)顯著的沖擊損失;這樣不但會(huì) 導(dǎo)致壓縮機(jī)組的運(yùn)行效率出現(xiàn)下降，同時(shí)也會(huì)使壓縮機(jī)組的出口氣體壓力 發(fā)生下降，導(dǎo)致管網(wǎng)中的氣流在壓力差作用下發(fā)生回流，最終導(dǎo)致壓縮機(jī) 及管道的劇烈振動(dòng);管網(wǎng)系統(tǒng)本身的容積會(huì)對(duì)壓縮機(jī)喘振頻率及振幅產(chǎn)生 相應(yīng)的影響，如容積愈大那么內(nèi)部氣體積蓄的能量也就會(huì)愈高，可產(chǎn)生的 振幅也就愈大，這種情況下，喘振頻率會(huì)發(fā)生下降。

（ 4 ）進(jìn)氣溫度高。進(jìn)氣溫度高可造成壓縮機(jī)喘振流量增加而導(dǎo)致喘 振，喘振的發(fā)生會(huì)引起供氣參數(shù)變化幅度增加而對(duì)工藝系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來(lái)負(fù) 面影響，除此以外可引起噪聲、壓縮機(jī)軸變形、加快軸頸及軸承磨損、對(duì) 壓縮機(jī)軸封及級(jí)間密封造成損壞而降低壓縮機(jī)效率、對(duì)連接壓縮機(jī)的其他 設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)負(fù)面影響等。

4 故障排除措施

（ 1 ）軸承溫度高的處理措施。軸承溫度高的原因較多，包括潤(rùn)滑油 的問(wèn)題如進(jìn)油溫度高、潤(rùn)滑油存在雜質(zhì)、潤(rùn)滑油量不足、潤(rùn)滑油中含有水 等;處理這一問(wèn)題時(shí)要對(duì)軸承使用磨損情況進(jìn)行檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油楔卸油槽 被堵塞時(shí)要擴(kuò)大卸油槽被以確保卸油效果;對(duì)軸承的配合間隙進(jìn)行檢查，? 當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸承間隙過(guò)小而引起油膜形成效果差，軸承磨損引起卸油槽縮小、 堵塞而引起軸承溫度升高時(shí)要及時(shí)調(diào)整軸承間隙，更換軸承;對(duì)高速軸負(fù) 荷段軸承進(jìn)油節(jié)流孔進(jìn)行檢查，壓縮空氣吹掃檢查節(jié)流孔，核算節(jié)流孔的 孔徑，確保進(jìn)油量可滿足要求。

（ 2 ）針對(duì)油膜震蕩的處理措施。為消除油膜震蕩的影響，? 需選用具有 良好抗振性能的軸承;對(duì)軸承瓦工作面上單位面積承受載荷進(jìn)行調(diào)整，提 高軸頸偏心率;對(duì)油溫進(jìn)行調(diào)整，減少油的粘度，從而增加軸頸在軸承上 的偏心率，為軸頸穩(wěn)定運(yùn)行提供保障;控制軸承頂隙及側(cè)隙。

（3 ）旋轉(zhuǎn)失速、喘振的處理措施。根據(jù)頻譜成分可判斷旋轉(zhuǎn)失速，針 對(duì)葉輪存在的旋轉(zhuǎn)失速，可對(duì)導(dǎo)葉的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整從而增加進(jìn)氣量;針對(duì) 機(jī)組軸系旋轉(zhuǎn)分離、不平衡而引起的喘振停車，可停車后高速動(dòng)平衡壓縮 機(jī)轉(zhuǎn)子，動(dòng)平衡增速機(jī)高速齒輪軸，使其平衡狀態(tài)恢復(fù)正常，從而消除由 于不平衡引起的高振。

（4 ）針對(duì)電動(dòng)機(jī)過(guò)載的處理方法。針對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡問(wèn)題引起振動(dòng)較大 而導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)過(guò)載，需要對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡進(jìn)行校正;針對(duì)冷卻器氣側(cè)排水 不長(zhǎng)引起蝸殼進(jìn)入油、水導(dǎo)致負(fù)荷大而對(duì)葉輪造成損害，需要對(duì)氣側(cè)排水 管道進(jìn)行定期檢查及疏通;針對(duì)功率表不匹配變壓器及電流互感器、電流 表與功率表存在過(guò)大誤差的問(wèn)題，需更換合適的功率表;針對(duì)壓縮機(jī)吸入 氣體壓力過(guò)高、溫度過(guò)高的問(wèn)題，需對(duì)冷卻水的壓力進(jìn)行檢查，檢查是否 存在冷卻器堵塞;針對(duì)排氣壓力低、流量大的問(wèn)題，可對(duì)出口閥門進(jìn)行調(diào) 整，增加出口阻力從而讓排氣壓力得到提高，讓流量降低[2]。

5 結(jié)語(yǔ)

為使壓縮機(jī)能長(zhǎng)期平穩(wěn)可靠運(yùn)行，在日常維護(hù)使用過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照 設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整合適的運(yùn)行方式，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)找 出引起設(shè)備不良的故障原因加以分析排查，觀察問(wèn)題的細(xì)節(jié)，不可蠻干，? 以保證壓縮機(jī)的高效和使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉歡.離心式壓縮機(jī)電機(jī)振動(dòng)問(wèn)題研究[J].制冷與空調(diào)，2020，20（6）：27-29.

[2]李永強(qiáng).離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的分析和處理[J].化工管理，2019（8）：141-142.