離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的分析和處理

徐世博

(內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025350)

0 引言

離心壓縮機(jī)在眾多行業(yè)中屬于十分常用的一種設(shè)備，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。由于離心壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，嚴(yán)重時(shí)還可能引起重大安全事故，影響生產(chǎn)過(guò)程和企業(yè)效益。尤其是在化工領(lǐng)域，這種情況更為突出。因此，加強(qiáng)對(duì)離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的分析和處理，對(duì)保障工業(yè)生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 離心壓縮機(jī)概述

離心壓縮機(jī)是一種將氣體進(jìn)行壓縮的設(shè)備，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)子、殼體、進(jìn)氣口、出氣口、冷卻器等組成部分。它采用與容積式壓縮機(jī)相對(duì)的離心式壓縮方式，將氣體不斷壓縮在一個(gè)相對(duì)封閉的空間中，提高氣體壓力和溫度，以實(shí)現(xiàn)工作流體輸送過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換，可用于滿(mǎn)足特定的工業(yè)需求，如化工、冶金等領(lǐng)域。

1.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

(1)轉(zhuǎn)子

離心壓縮機(jī)的核心是轉(zhuǎn)子，通常由兩個(gè)甚至更多的轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子之間的間隙非常小，但足以讓氣體在其間被壓縮。進(jìn)氣口的氣體被送入轉(zhuǎn)子之間的間隙，隨著轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，氣體被壓縮后推到離心泵的出氣口，完成從吸入到流出整個(gè)循環(huán)過(guò)程。

(2)殼體

殼體是轉(zhuǎn)子的保護(hù)罩，通常由高強(qiáng)度材料制成。殼體具有兩個(gè)部分：一部分負(fù)責(zé)固定轉(zhuǎn)子的防護(hù)；另一部分則用于固定離心泵等其他部分的防護(hù)。殼體的反向彎曲能夠幫助加強(qiáng)氣體流動(dòng)，確保氣體在壓縮過(guò)程中不會(huì)遇到阻力。

(3)進(jìn)氣口和出氣口

進(jìn)氣口和出氣口是安裝在離心泵上的兩個(gè)口，用于輸入和輸出氣體。進(jìn)氣口是氣體進(jìn)入離心泵的地方，出氣口則是從離心泵中排出壓縮后的氣體，為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力。

(4)冷卻器

離心壓縮機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果不及時(shí)將其冷卻，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱并短路。因此，離心壓縮機(jī)通常安裝了冷卻器來(lái)降低溫度，防止高溫故障發(fā)生，以確保壓縮機(jī)正常工作。

1.2 運(yùn)行原理

在離心壓縮機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，氣體被吸入進(jìn)氣口后被帶到轉(zhuǎn)子間隙處。轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致氣體被壓縮并被送到出氣口，此時(shí)氣體的壓力和溫度均已升高。緊接著，離心泵將氣體送到下一個(gè)部件中，如空調(diào)冷凝器或空氣過(guò)濾器等部件中。在這些部件中，氣體被進(jìn)一步冷卻并在其中產(chǎn)生所需的工業(yè)效果，其運(yùn)行原理可以進(jìn)一步細(xì)分為以下幾個(gè)步驟：

(1)空氣吸入：進(jìn)氣口使空氣從室外進(jìn)入離心壓縮機(jī)內(nèi)部；(2)壓縮：轉(zhuǎn)子之間的間隙會(huì)壓縮空氣，從而增加其壓力和溫度；(3)運(yùn)動(dòng)：隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，壓縮后的氣體沿轉(zhuǎn)子進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，直到抵達(dá)出氣口；(4)排出：壓縮后的氣體排出出氣口，在接下來(lái)的工業(yè)過(guò)程中起到所需的作用。總之，離心壓縮機(jī)作為一種重要的機(jī)械裝置，廣泛應(yīng)用于不同的工業(yè)領(lǐng)域。通過(guò)了解和掌握離心式壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理，能有效提高離心式壓縮機(jī)的工作效率以及運(yùn)行穩(wěn)定性，使其更好地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中去。

2 離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障原因分析

2.1 轉(zhuǎn)子不平衡

轉(zhuǎn)子不平衡是離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的常見(jiàn)原因之一。當(dāng)轉(zhuǎn)子存在不平衡現(xiàn)象時(shí)，會(huì)產(chǎn)生橫向和縱向振動(dòng)，引起離心壓縮機(jī)的損壞。主要可能是轉(zhuǎn)子在制造過(guò)程中存在不良的加工精度和質(zhì)量問(wèn)題，如不良的鉆孔或磨削加工、質(zhì)量差的焊接以及非均勻材料的使用等，致使轉(zhuǎn)子與軸承之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而形成不平衡量；也可能是由于轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期運(yùn)行后因機(jī)械負(fù)荷過(guò)重而出現(xiàn)變形或磨損過(guò)度等因素，使轉(zhuǎn)子的質(zhì)量發(fā)生變化，導(dǎo)致其不平衡，甚至造成葉輪葉片斷裂，破壞離心壓縮機(jī)的正常工作性能。

2.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中

轉(zhuǎn)子不對(duì)中是另一種常見(jiàn)的振動(dòng)故障原因，由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心與軸線不重合，使得離心泵產(chǎn)生誤差振動(dòng)，這種故障較為常見(jiàn)。轉(zhuǎn)子不對(duì)中現(xiàn)象原因可能是軸或軸承損壞，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子偏心而造成轉(zhuǎn)子不平衡量增大，產(chǎn)生較大的徑向力，進(jìn)而發(fā)生劇烈振動(dòng)；也有可能是轉(zhuǎn)子在安裝過(guò)程中，軸承座沒(méi)有正確放置或軸承座安裝不正確等，都將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不對(duì)中，引發(fā)離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障。此外，環(huán)境因素的變化，如溫度和濕度的變化，也可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不對(duì)中現(xiàn)象。

2.3 油膜振蕩

離心壓縮機(jī)中的油膜振蕩主要指在運(yùn)行過(guò)程中，由于潤(rùn)滑油和渦輪裝置之間的不平衡，產(chǎn)生一種相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象，從而形成的低頻振蕩。其產(chǎn)生的原因主要有以下兩個(gè)方面：一是油膜的粘滯度過(guò)低。當(dāng)油膜的粘滯度降低時(shí)，油膜將不能完全充滿(mǎn)整個(gè)葉輪葉片間隙而使之成為“死區(qū)”，此時(shí)就會(huì)引發(fā)油膜振蕩；二是渦輪裝置的操作頻率不均勻。由于渦輪裝置操作頻率的變化或不均勻，使得葉輪葉片間的油膜在旋轉(zhuǎn)時(shí)沿一定方向流動(dòng)，引起了不同程度上的波動(dòng)，從而誘發(fā)油膜振蕩，造成離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障。

2.4 轉(zhuǎn)子與氣泵之間的摩擦

轉(zhuǎn)子和氣泵之間的摩擦也是離心壓縮機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)故障的一種原因。在離心壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，由于摩擦力的影響，在轉(zhuǎn)子與氣泵接觸部位產(chǎn)生磨損，并在嚴(yán)重時(shí)引發(fā)故障。轉(zhuǎn)子與氣泵之間的摩擦主要來(lái)自以下兩個(gè)方面：一方面，轉(zhuǎn)子與氣泵的表面質(zhì)量不均勻會(huì)導(dǎo)致接觸面間隙較大。在機(jī)械運(yùn)動(dòng)的作用下，轉(zhuǎn)子與氣泵直接接觸的微觀顆?？赡艹霈F(xiàn)斷層現(xiàn)象，同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，最終導(dǎo)致設(shè)備損壞。另一方面，在離心壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，由于高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，轉(zhuǎn)子和氣泵之間的接觸情況也會(huì)發(fā)生變化。在離心作用的影響下，密封性較差的離心壓縮機(jī)部件可能會(huì)逐漸變形，沿弧形方向產(chǎn)生微小的位移，并在接觸面產(chǎn)生不規(guī)則的摩擦力。這種摩擦力不僅會(huì)引發(fā)離心壓縮機(jī)的振動(dòng)、噪聲和故障，還可能導(dǎo)致其他部件的損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至引起整個(gè)機(jī)組的癱瘓。

2.5 離心壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)脫離及踹振

在離心壓縮機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，若發(fā)生了旋轉(zhuǎn)脫離及踹振現(xiàn)象，也會(huì)導(dǎo)致離心壓縮機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)故障。首先，離心壓縮機(jī)的連接處如果不牢固，可能會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)的情況。當(dāng)運(yùn)行高速的離心壓縮機(jī)時(shí)，松動(dòng)的連接處可能會(huì)導(dǎo)致葉輪產(chǎn)生偏移，從而使得設(shè)備產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫離和踹振的現(xiàn)象。其次，離心壓縮機(jī)的軸承也可能會(huì)由于磨損過(guò)度或設(shè)備壽命過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)故障，進(jìn)而造成離心壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)脫離和踹振。特別是在高負(fù)荷和高溫的情況下，軸承的故障可能更為常見(jiàn)。最后，離心壓縮機(jī)葉輪上可能會(huì)吸附著異物，例如塵土、顆粒物等，這些異物會(huì)導(dǎo)致葉輪的不平衡，使得設(shè)備產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫離和踹振。

3 離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障處理措施

3.1 及時(shí)更換離心壓縮機(jī)氣泵材料

在離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，若出現(xiàn)振動(dòng)故障問(wèn)題，及時(shí)更換離心壓縮機(jī)氣泵材料是一種有效的處理措施。在離心式壓縮機(jī)氣泵材料的選擇方面，應(yīng)根據(jù)其使用環(huán)境和工作條件，對(duì)材料的強(qiáng)度、韌性、疲勞耐久性等特性進(jìn)行綜合考慮，并結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際工況來(lái)合理選擇，通常采用的是鑄鐵材料或者是鎳鑄鐵材料。更換離心式壓縮機(jī)氣泵材料的步驟比較簡(jiǎn)單，只需要按照設(shè)備制造商提供的手冊(cè)進(jìn)行更換即可。在更換材料的過(guò)程中，需要注意的是對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗和維護(hù)，防止雜質(zhì)進(jìn)入到部件內(nèi)，保證離心壓縮機(jī)的清潔度和新材料的質(zhì)量。在更換完成后，需要對(duì)離心式壓縮機(jī)進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試，以確保離心式壓縮機(jī)不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)等異常情況，為正常的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)一定的保障。

3.2 及時(shí)清理壓縮機(jī)隔板及葉輪位置結(jié)疤

離心式壓縮機(jī)常常會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)故障，這種故障會(huì)對(duì)設(shè)備和工作場(chǎng)所產(chǎn)生負(fù)面影響，往往會(huì)導(dǎo)致偏差、停機(jī)和頻繁的維護(hù)等問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，及時(shí)清理壓縮機(jī)隔板及葉輪位置結(jié)疤是一個(gè)必要且有效的處理措施。

首先，清理壓縮機(jī)隔板是一個(gè)重要的預(yù)防振動(dòng)故障的措施。隔板是連接各個(gè)葉輪的結(jié)構(gòu)元件，它的角度和旋轉(zhuǎn)方向有時(shí)會(huì)受到因葉輪磨損而產(chǎn)生的結(jié)疤的影響，從而導(dǎo)致偏差和振動(dòng)。因此，定期檢查和清理壓縮機(jī)隔板是保持設(shè)備正常運(yùn)行的重要手段，可以使用鋼絲刷等清潔工具進(jìn)行清洗和清理，特別是在發(fā)現(xiàn)結(jié)疤和角度不正確時(shí)，必須及時(shí)采取措施清理隔板，才能最大限度地減少振動(dòng)故障的影響。其次，清理葉輪位置上的結(jié)疤同樣是一個(gè)非常重要的預(yù)防振動(dòng)故障的措施。葉輪是離心式壓縮機(jī)的核心組件，如果葉輪表面有磨損或者結(jié)疤，其運(yùn)轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速可能會(huì)受到影響，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)的振動(dòng)和偏差。為了避免這種情況，必須定期檢查葉輪的位置是否有結(jié)疤或裂紋，以便及時(shí)清理和修復(fù)。特別是在高溫和高壓的環(huán)境下，葉輪更容易受到磨損和結(jié)疤的影響，定期維護(hù)和清潔可以有效保證離心式壓縮機(jī)安全平穩(wěn)地工作。

3.3 應(yīng)用波紋管換熱器更換冷卻管

在離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，若存在振動(dòng)故障問(wèn)題，應(yīng)用波紋管換熱器更換冷卻管是一種可行的解決辦法。波紋管換熱器擁有雙波紋管結(jié)構(gòu)，可以提高換熱效率、減小波動(dòng)振幅、降低冷卻水流壓降，可以有效降低冷卻管振動(dòng)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，并增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)離心式壓縮機(jī)中冷卻管的更換工作，應(yīng)該從兩個(gè)方面進(jìn)行處理，包括更換前的準(zhǔn)備工作和更換后的檢查工作。在更換前應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量和匹配，確定冷卻管合適的型號(hào)和規(guī)格、準(zhǔn)備必要的工具和所需材料、清洗并處理冷卻管連接處的問(wèn)題等。在更換冷卻管的過(guò)程中，應(yīng)先斷開(kāi)進(jìn)出口管線，以及拆卸舊的冷卻管。在卸除舊冷卻管時(shí)應(yīng)特別注意，避免損壞或污染機(jī)組的其他部件。然后，將波紋管換熱器放置在原來(lái)的冷卻管位置，并對(duì)管道進(jìn)行連接。在操作過(guò)程中要認(rèn)真檢查和調(diào)整波紋管換熱器的固定方式和高度，避免設(shè)備產(chǎn)生新的振動(dòng)問(wèn)題，確保更換后設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。更換后，應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行檢查，并對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備進(jìn)行震動(dòng)檢測(cè)。在進(jìn)行更換操作時(shí)注意細(xì)節(jié)，遵循正確的更換步驟，才能真正達(dá)到預(yù)防和處理振動(dòng)故障的目的。

3.4 建立專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，提升機(jī)組檢修質(zhì)量

建立專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)是提升離心式壓縮機(jī)機(jī)組檢修質(zhì)量的有效措施，該措施能夠提升人員的技能和專(zhuān)業(yè)水平，提高設(shè)備維修的效率，并減少維修風(fēng)險(xiǎn)。團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)該包括工程師、技術(shù)專(zhuān)家和經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)修工，并需要具有豐富的機(jī)械、電氣和液壓方面的知識(shí)，熟悉機(jī)芯的工作原理和組成部分，以及如何診斷和解決常見(jiàn)問(wèn)題。檢修團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該在壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)和操作過(guò)程方面有清楚的認(rèn)識(shí)，深入了解離心壓縮機(jī)的工作模式、故障類(lèi)型，可以通過(guò)平常積累經(jīng)驗(yàn)和不斷學(xué)習(xí)來(lái)提高專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)。此外，還應(yīng)結(jié)合離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)和運(yùn)行狀況，建立檢修標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程和維護(hù)程序，包括檢查現(xiàn)場(chǎng)安全條件、確認(rèn)設(shè)備故障現(xiàn)象、組織檢修人員、準(zhǔn)備工具和備件、進(jìn)行機(jī)組拆卸和檢修、組裝和測(cè)試、

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障是一個(gè)復(fù)雜而嚴(yán)重的問(wèn)題，對(duì)離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定性和壽命會(huì)產(chǎn)生巨大影響。經(jīng)過(guò)本文的研究分析，離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障原因主要有轉(zhuǎn)子不平衡和不對(duì)中、油膜振蕩、轉(zhuǎn)子與氣泵之間的摩擦、離心壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)脫離及踹振等多種因素。在處理振動(dòng)故障的過(guò)程中，可以使用各種方法和技術(shù)，盡早發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行維修和更換，以確保設(shè)備始終處于最佳狀態(tài)。