離心式壓縮機(jī)常見故障分析

楊慶忠

【摘 要】石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程與離心式壓縮機(jī)技術(shù)的成熟與進(jìn)步具有著重要的關(guān)系。眾所周知，在石油化工企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，各個(gè)生產(chǎn)部門在進(jìn)行石油的生產(chǎn)裝置過程中，也就是在將石油從地底下開采出來至可以被廣大用戶使用之前，都需要用離心式壓縮機(jī)將其進(jìn)行加壓或者輸送。特別是在石油加工過程的催化環(huán)節(jié)當(dāng)中，配置了富氣和加氫的循環(huán)氫壓縮機(jī)更加是離心式壓縮機(jī)一種的創(chuàng)新式使用。

【關(guān)鍵詞】離心式壓縮機(jī)；石油化工；故障分析

離心式壓縮機(jī)的無論是從其設(shè)計(jì)圖式、使用方式上，其的效率都是其質(zhì)量?jī)?yōu)良標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要因素。一般來說，離心式壓縮機(jī)的效率決定因素很大程度是由其的制造工藝來決定的。特別是在現(xiàn)在這樣一個(gè)科學(xué)技術(shù)爆炸性發(fā)展的時(shí)代，各個(gè)能源類的企業(yè)的發(fā)展也是如同雨后春筍一般。這就給離心式壓縮機(jī)的性能提出了高的要求，從而適應(yīng)進(jìn)步地時(shí)代所提出的新要求。離心式壓縮機(jī)的發(fā)展在20世紀(jì)到現(xiàn)在一直以來就是其的發(fā)展黃金時(shí)期。正是在這樣一個(gè)發(fā)展迅猛的時(shí)期，其的毛病故障也是層出不窮。

1.離心式壓縮機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史

1.1離心式壓縮機(jī)的發(fā)展歷史

離心式壓縮機(jī)的故鄉(xiāng)不在我們中國(guó)。它最早出現(xiàn)于世界上是18實(shí)際左右。當(dāng)年，Papin通過了他的文章著作，最先提出了離心式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)思想。也就是從這個(gè)時(shí)候開始，離心式壓縮機(jī)開始逐漸的發(fā)展蓬勃壯大。19世紀(jì)左右，離心式壓縮機(jī)有一個(gè)重要的技術(shù)突破。那就是在離心式壓縮機(jī)中融合了逐漸成熟的葉輪機(jī)械理論。這就是意味著離心式壓縮機(jī)中已經(jīng)逐漸的將葉擴(kuò)壓器作為主要地離心手段。20世紀(jì)，離心式壓縮機(jī)的工作性能也是得到了劃時(shí)代性的提高。各種各樣的關(guān)于離心式壓縮機(jī)理論的研究已經(jīng)是燦若繁星。也早已有專家學(xué)者們將自己的理論申請(qǐng)了專利。例如我國(guó)蜚聲中外的科學(xué)家吳仲華教授的兩簇流面理論，就為葉輪機(jī)械內(nèi)部的三元流場(chǎng)問題的解決打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。德國(guó)的Krain博士的三維氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法對(duì)于改善離心式壓縮機(jī)的三元葉輪的設(shè)計(jì)也是具有重要的作用。放眼于世界來說，中國(guó)目前的離心式壓縮機(jī)的發(fā)展進(jìn)程還是不如國(guó)外。我國(guó)整體的關(guān)于離心式壓縮機(jī)的研究技術(shù)也是慢了國(guó)外發(fā)展進(jìn)步的一大截。雖說如此，但是目前國(guó)內(nèi)的各大高校對(duì)于離心式壓縮機(jī)技術(shù)的人才培養(yǎng)也是給出足夠的重視。我國(guó)的離心式壓縮機(jī)技術(shù)相信也能夠在不久的將來獲得驕人的成績(jī)。

1.2離心式壓縮機(jī)的劃時(shí)代進(jìn)步里程碑

一個(gè)機(jī)器出現(xiàn)關(guān)于劃時(shí)代進(jìn)步的里程碑自然和其故障的分析解決的發(fā)展歷史離不開。常見的離心式壓縮機(jī)的故障毛病檢測(cè)因素有：振動(dòng)頻率、振動(dòng)時(shí)發(fā)熱所引起的溫度、以及其的壓力大小，變形程度等。大多數(shù)的專家們會(huì)首要地選擇離心式壓縮機(jī)的振動(dòng)測(cè)試。其原因不光是因?yàn)檎駝?dòng)所發(fā)生的響應(yīng)進(jìn)而所帶來的參數(shù)具有一定的代表性，更重要的是振動(dòng)測(cè)試比較方便易行，操作簡(jiǎn)單。而且我國(guó)關(guān)于振動(dòng)測(cè)試方面的儀器設(shè)計(jì)也比較成熟，能夠很好地把握住機(jī)器的振動(dòng)參數(shù)采集。振動(dòng)故障的分析主要是以測(cè)試時(shí)間信號(hào)為主，對(duì)于得到的頻譜進(jìn)行分析，然后根據(jù)頻譜來確定故障。振動(dòng)測(cè)試故障分析技術(shù)的成熟簡(jiǎn)化了離心式壓縮機(jī)的故障檢驗(yàn)，加速了離心式壓縮機(jī)的改良創(chuàng)新。不得不說是離心式壓縮機(jī)發(fā)展史上一個(gè)重要的突破。

2.離心式壓縮機(jī)的基本工作原理

2.1基本工作原理

如同前面所述，現(xiàn)今的離心式壓縮機(jī)主要是采用了葉輪式的設(shè)計(jì)。那么當(dāng)氣體進(jìn)入了離心式壓縮機(jī)當(dāng)中，在葉輪葉片的高速旋轉(zhuǎn)作用之下，在與葉輪同時(shí)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)的過程中向葉輪出口的部位流動(dòng)。在過程中，由于葉輪自身所存在的擴(kuò)壓作用，使得氣體的壓力能量和動(dòng)能都得到了增強(qiáng)。隨后，氣體便進(jìn)入了擴(kuò)壓器當(dāng)中，在擴(kuò)壓器當(dāng)中，動(dòng)能又將轉(zhuǎn)化為壓力能。氣體再通過層層的彎道、回流器等流入了下一級(jí)葉輪再進(jìn)行新一輪的壓縮。這樣一來便能夠得到人們所要求的氣體壓力。這也就是離心式壓縮機(jī)基本的工作原理。大自然運(yùn)動(dòng)的變化是復(fù)雜又不可預(yù)測(cè)的。氣體再離心壓縮機(jī)中的運(yùn)動(dòng)方式以及其的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，不是筆者的三言兩語(yǔ)能夠道得清的。氣體壓力在符合人們標(biāo)準(zhǔn)之前，在不同截面上的運(yùn)動(dòng)情況各個(gè)相同。從絕對(duì)的坐標(biāo)平面上來進(jìn)行考慮，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪當(dāng)中的氣流所位于空間中任何一點(diǎn)的參數(shù)是周期性變化的。但是離心式壓縮機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各個(gè)截面上的參數(shù)變化卻是多樣的。

2.2離心式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

離心式壓縮機(jī)能夠在18世紀(jì)出現(xiàn)至今還在廣為使用，自然有著其不可替代的優(yōu)點(diǎn)所在。經(jīng)過了時(shí)代的優(yōu)勝劣汰的選取，現(xiàn)今所使用的離心式壓縮的一個(gè)最為顯目的優(yōu)點(diǎn)那就是流量大。離心式壓縮機(jī)的大流量滿足了石油化工企業(yè)的逐漸向著大負(fù)荷發(fā)展的方向要求。另外，離心式壓縮機(jī)采用的葉輪設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速高，在使用過程當(dāng)中，能夠的利用率也很高。這一大優(yōu)點(diǎn)也就使得石油化工企業(yè)能夠直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器，省去了中間啟動(dòng)環(huán)節(jié)中的麻煩步驟，一來節(jié)約了能源，二來也便捷人們對(duì)于離心式壓縮機(jī)的變速調(diào)節(jié)。第三大優(yōu)點(diǎn)便是離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，占地面積小。一般來說，壓縮機(jī)的容量大的話，那么其的活塞也會(huì)隨著成正比例增長(zhǎng)。剛剛所提高的離心式壓縮機(jī)的容量大的優(yōu)點(diǎn)并沒有成為其活塞設(shè)計(jì)的制約因素，相反，離心式壓縮機(jī)的活塞大小僅僅是同容量壓縮機(jī)的十分之一。另外，離心式壓縮的工作狀態(tài)穩(wěn)定，質(zhì)量有保證排氣也是均勻干凈，沒有被石油所污染。

3.離心式壓縮機(jī)的常見故障分析

3.1振動(dòng)故障分析

離心式壓縮機(jī)是許多大型化工企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，其所占地位非常重要。一旦出現(xiàn)故障，往往造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此如何管好這些機(jī)器，保證機(jī)組安全、穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行，一旦出現(xiàn)故障能迅速查明原因，加以排除就成為一個(gè)特別重要的課題。在離心式壓縮機(jī)的各種故障中，最經(jīng)常碰到的，影響最大的就是振動(dòng)問題。引起振動(dòng)的因素很多，最重要的就是找出各種振動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律，當(dāng)出現(xiàn)振動(dòng)故障時(shí)，能迅速找出原因，提出相應(yīng)的對(duì)策。振動(dòng)是造成工程結(jié)構(gòu)損壞及壽命降低的原因。同時(shí)，振動(dòng)將導(dǎo)致機(jī)器和儀器儀表的工作效率、工作質(zhì)量和工作精度的降低，由此可見振動(dòng)控制十分必要。

3.2離心轉(zhuǎn)子的失衡問題

旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子由于材料質(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，因此任何一個(gè)轉(zhuǎn)子不可能做到絕對(duì)平衡，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。這就使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)形成周期性的離心力干擾，在軸承上產(chǎn)生動(dòng)載荷，使機(jī)器產(chǎn)生振動(dòng)，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。轉(zhuǎn)子不平衡的特征有：一在轉(zhuǎn)子徑向測(cè)檢的頻譜圖上，轉(zhuǎn)速頻率成分具有凸出的峰值。二轉(zhuǎn)速頻率的高次諧波值很低，因此反映在時(shí)域波形圖上是一個(gè)正弦波。三對(duì)于普通兩端支撐的轉(zhuǎn)子，軸向測(cè)點(diǎn)上的振值并不明顯。關(guān)于轉(zhuǎn)子失衡的現(xiàn)象，不同的離心壓縮機(jī)會(huì)有著不同的表現(xiàn)，這里就不再一一進(jìn)行贅述。能夠使得離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不平衡的主要原因有：旋轉(zhuǎn)體幾何形狀設(shè)計(jì)不對(duì)稱，重心不在旋轉(zhuǎn)軸線上；鑄件有一氣孔，造成材料內(nèi)部組織不均勻，材料厚薄不一致，如：焊接結(jié)構(gòu)由于厚度不同而造成質(zhì)量不對(duì)稱；焊接和澆鑄上的造型缺陷。

4.結(jié)語(yǔ)

離心式壓縮機(jī)最為現(xiàn)今石油化工企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的主流，其的裝置設(shè)置，以及其的故障分析自然不能夠馬虎了事。離心式壓縮機(jī)是煉油裝置中一個(gè)重要組成部分?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)普及，使得離心式壓縮機(jī)的故障檢測(cè)也將更加精準(zhǔn)，這對(duì)于離心式壓縮機(jī)的完善也有著促進(jìn)作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]高其烈.空氣壓縮機(jī)的技術(shù)進(jìn)展和趨向.風(fēng)機(jī)技術(shù)，2005，10（2）：53-56.

[2]花嚴(yán)紅，袁衛(wèi)星，王海.離心壓縮機(jī)研究現(xiàn)狀及展望.風(fēng)機(jī)技術(shù)，2007，2（3）：45-48.

[3]成正朝，牛大勇.組裝式離心壓縮機(jī)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì).風(fēng)機(jī)技術(shù)，2003，4（4）：25-28.