離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障及應(yīng)對(duì)措施探討

薄磊 姜嬌

【摘 要】隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，離心機(jī)已經(jīng)在我國(guó)很多工業(yè)企業(yè)中得到了很好的普及。而高效率，高轉(zhuǎn)速的離心壓縮機(jī)更是得到了很多大型企業(yè)的青睞。而離心壓縮機(jī)是一種高精度壓縮機(jī)，如果在使用過(guò)程中出現(xiàn)了振動(dòng)的情況，那么會(huì)對(duì)日后的壓縮機(jī)使用情況產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患，導(dǎo)致企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中浪費(fèi)時(shí)間，增加成本。因此對(duì)于離心壓縮機(jī)振動(dòng)的排除十分重要。文章就離心壓縮機(jī)振動(dòng)的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，提出了防止離心壓縮機(jī)振動(dòng)的方法。鑒于此，本文對(duì)離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了分析探討，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】離心壓縮機(jī)；振動(dòng)；分析；對(duì)策

引言

離心式壓縮機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用，一直被看作是石油、化工、冶金等行業(yè)的重要設(shè)備。在某車(chē)間中，離心壓縮機(jī)屬于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，在運(yùn)行時(shí)離心壓縮機(jī)振動(dòng)的產(chǎn)生，若是其振動(dòng)值超過(guò)規(guī)定的范圍時(shí)，就會(huì)引起振動(dòng)故障，造成空壓機(jī)機(jī)組靜動(dòng)件的摩擦與磨損，引發(fā)設(shè)備的停機(jī)，更嚴(yán)重的甚至?xí)绊懫渌a(chǎn)裝置的安全生產(chǎn)。

一、離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

C3000MX3離心式空氣壓縮機(jī)，是一臺(tái)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，單級(jí)吸氣，單級(jí)排氣的三級(jí)壓縮的離心式空氣壓縮機(jī)。電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與壓縮機(jī)增速箱輸入軸相連，再通過(guò)齒輪增速箱大齒輪帶動(dòng)周邊3個(gè)小齒輪輸出軸，其中一級(jí)轉(zhuǎn)速：18000r/min，二級(jí)轉(zhuǎn)速：25000r/min，三級(jí)轉(zhuǎn)速：34800r/min。三根軸的后端均為徑向止推軸承及五瓣瓦式自動(dòng)調(diào)心滑動(dòng)軸承，前端為五瓣瓦式自動(dòng)調(diào)心滑動(dòng)軸承。軸封為浮環(huán)式密封。同步電機(jī)功率為：2145kW，轉(zhuǎn)速為：1500r/min。當(dāng)被壓縮的氣體通過(guò)安裝在機(jī)組上的進(jìn)氣裝置進(jìn)入壓縮機(jī)一級(jí)壓縮，葉輪給氣體加速，氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器，并將部分速度能轉(zhuǎn)化為壓力能。機(jī)組的中間冷卻器將壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量帶走，從而提高壓縮效率。氣體在運(yùn)動(dòng)的低速區(qū)通過(guò)不銹鋼水氣分離器，除去其中冷凝水，當(dāng)氣體被強(qiáng)制通過(guò)不銹鋼分離器后，氣體所帶的水分降低了。這樣的過(guò)程不斷連續(xù)重復(fù)，直到壓縮機(jī)達(dá)到了所要求的工作壓力。

二、產(chǎn)生離心式壓縮機(jī)振動(dòng)的因素分析

離心壓縮機(jī)在使用中造成振動(dòng)故障的原因有很多，針對(duì)三星TM1250-2型號(hào)的離心壓縮機(jī)，是由功率為1450kW，轉(zhuǎn)速為2970r/min的電動(dòng)機(jī)來(lái)直接驅(qū)動(dòng)的，而且離心壓縮機(jī)在生產(chǎn)中的作用就是將空氣進(jìn)行1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)的加壓，然后輸送出去。

1、喘振因素

當(dāng)壓縮機(jī)流量減少到一定程度時(shí)，離心式壓縮機(jī)會(huì)出現(xiàn)周期性的低頻大振幅的氣流振蕩現(xiàn)象，并發(fā)出“哮喘”聲，同時(shí)機(jī)身也會(huì)劇烈振動(dòng)，這種現(xiàn)象即為喘振。在正常流量下正沖角i≈0；與流量減小時(shí)，i>0氣體的流動(dòng)狀態(tài)相比，壓縮機(jī)入口壓力很快下降，壓縮機(jī)出口段壓力并沒(méi)有下降，導(dǎo)致氣體出現(xiàn)倒流。倒流進(jìn)來(lái)的氣體壓出去，使壓縮機(jī)內(nèi)部流量減小，引起氣體再次倒流，周而復(fù)始流量時(shí)斷時(shí)續(xù)，壓力忽高忽低，從形成壓縮機(jī)振動(dòng)。通?，F(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)會(huì)很明顯，比如：1）壓縮機(jī)的出口壓力最初先升高，繼而急劇下降，并呈周期性大幅波動(dòng)。2）壓縮機(jī)的流量急劇下降，并大幅波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)空氣倒灌至吸氣管道；3）拖動(dòng)壓縮機(jī)的電機(jī)的電流和功率表指示出現(xiàn)不穩(wěn)定，大幅波動(dòng)。4）機(jī)器產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，同時(shí)發(fā)生異常的氣流噪音。

2、機(jī)械振動(dòng)因素

離心式壓縮機(jī)中，電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子之間的膜片聯(lián)軸器，對(duì)離心壓縮機(jī)的軸系中心沒(méi)有較強(qiáng)的補(bǔ)償能力，剛出廠時(shí)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡還是比較好掌握的，但是在運(yùn)行一段時(shí)間后，其振動(dòng)的逐漸增大有可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲或產(chǎn)生新的振力，軸上出現(xiàn)裂紋時(shí)，初期擴(kuò)展速度很慢，徑向振動(dòng)值的增長(zhǎng)也很慢，但裂紋的擴(kuò)展速度會(huì)隨著裂紋深度的增大而加劇，從而導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障的發(fā)生。還有就是離心壓縮機(jī)中的軸承磨損問(wèn)題，這樣會(huì)導(dǎo)致軸承的支撐力度降低，工作時(shí)就較容易生產(chǎn)很大的工頻振動(dòng)，從而導(dǎo)致離心壓縮機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)故障。離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障的原因就是機(jī)組振動(dòng)的異常，可能導(dǎo)致的軸承缺陷，導(dǎo)致振動(dòng)增大，從而引發(fā)離心壓縮機(jī)的振動(dòng)故障。離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子不對(duì)中，這樣不僅會(huì)改變?cè)修D(zhuǎn)子軸頸與軸承的相互位置，也將會(huì)改變軸承工作狀態(tài)，降低離心式壓縮機(jī)軸系的固有頻率。同時(shí)，在離心式壓縮機(jī)中，由于軸系的轉(zhuǎn)子不對(duì)中，也將會(huì)使轉(zhuǎn)子受力與支承附加力產(chǎn)生變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子異常振動(dòng)，使離心式壓縮機(jī)軸承在早期出現(xiàn)損壞。

三、制定離心壓縮機(jī)振動(dòng)控制措施

1、更換離心壓縮機(jī)故障設(shè)備

對(duì)離心壓縮機(jī)的主軸進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其設(shè)備正常；再對(duì)離心壓縮機(jī)的葉輪進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)葉輪中粘附的雜質(zhì)厚度為2～4mm，這同時(shí)是造成離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的原因，他可以造成轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡破壞，導(dǎo)致了設(shè)備內(nèi)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了不平衡，引發(fā)離心壓縮機(jī)的振動(dòng)升高，因此要將葉輪拆下并清除葉輪上的雜質(zhì)，更換故障的設(shè)備部件。在解決振動(dòng)故障的方法中，可以先拆開(kāi)離心壓縮機(jī)的后端蓋，并進(jìn)行裝配技術(shù)數(shù)據(jù)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)的葉輪與吸入隔板、葉輪迷宮密封環(huán)都發(fā)生了摩擦，從而使得離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了振動(dòng)異常。對(duì)此我們要將離心壓縮機(jī)內(nèi)的雜質(zhì)清除掉，還要及時(shí)換掉損壞的機(jī)器部件。對(duì)離心壓縮機(jī)的軸承進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在離心壓縮機(jī)中軸承的軸向和徑向都發(fā)生了位移，從而使得離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)增大，因此應(yīng)該更換離心壓縮機(jī)的軸承，使得其軸向間隙保持在0.30mm，這樣才能滿足工作需求。

2、加強(qiáng)機(jī)器故障排查

離心壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，對(duì)于離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的原因，大都是由多種因素共同作用的結(jié)果，因此應(yīng)該及時(shí)做好離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的排查工作，才能正確判斷引起振動(dòng)故障的原因，及時(shí)作出維修對(duì)策，使得離心壓縮機(jī)可以正常運(yùn)行。利用測(cè)振工具，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中使用的離心壓縮機(jī)進(jìn)行振動(dòng)曲線與振動(dòng)頻譜圖的綜合分析，進(jìn)行離心壓縮機(jī)的振動(dòng)故障排查。

3、優(yōu)化離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

提高離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速，將壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速同臨界轉(zhuǎn)速比設(shè)置在小于2.5～2.6為好。對(duì)于離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子中間氣封，也盡量可以采用整鍛式，這樣可以減少氣體間隙的振蕩，降低內(nèi)摩擦失穩(wěn)的發(fā)生。改變離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子密封結(jié)構(gòu)，降低其密封的壓差，并改變離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子潤(rùn)滑油的粘度，采用可傾瓦軸承到壓縮機(jī)中，有效減小油膜交叉項(xiàng)與間隙激的振力耦合，控制密封軸向的間隙。

4、加強(qiáng)離心壓縮機(jī)維護(hù)工作

離心壓縮機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)故障不僅影響使用壽命還會(huì)影響生產(chǎn)效率，因此應(yīng)該做好離心壓縮機(jī)的日常維護(hù)工作，這樣才能確保離心壓縮機(jī)在工作中能及時(shí)運(yùn)行。對(duì)離心壓縮機(jī)定期監(jiān)控其振動(dòng)與位移的范圍，通過(guò)聽(tīng)音、觀察、檢測(cè)等方法來(lái)判斷設(shè)備的運(yùn)行是否正常，確保設(shè)備在使用中的安全。定期檢測(cè)離心壓縮機(jī)的油質(zhì)，并分析壓縮機(jī)中各段內(nèi)的壓力、轉(zhuǎn)速、溫度以及流量等設(shè)備參數(shù)，以確定壓縮機(jī)機(jī)組的工作點(diǎn)位置，對(duì)于偏離正常工作點(diǎn)的機(jī)組應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)調(diào)整。

結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代化的工廠生產(chǎn)中，對(duì)于離心壓縮機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)故障，應(yīng)該給以及時(shí)的故障排除工作，可以使用頻譜分析進(jìn)行故障檢測(cè)，并根據(jù)故障原因采取良好的處理措施，使離心壓縮機(jī)可以達(dá)到了良好的減振效果。這樣，不僅可以提高離心壓縮機(jī)的質(zhì)量安全和工作效益，還能給企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]宮云慶.大型離心壓縮機(jī)流體激振故障的診斷與研究[D].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2014.

[2]史生霖.離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障研究與分析[D].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2014.

[3]馮永和.離心壓縮機(jī)汽輪機(jī)（103JT）的振動(dòng)故障分析和研究[D].蘭州理工大學(xué)，2014.

[4]張勇.離心式壓縮機(jī)振動(dòng)影響因素及控制淺析[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2014，03：21-24+35.