離心式壓縮機振動故障分析與安全運行

王文超

摘要：由于離心式壓縮機在能源工程中占據(jù)重要位置，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，將給能源化工工程帶來巨大的損失。為保證能源化工行業(yè)施工的安全性，需要提升離心式壓縮機的可靠性。文章介紹了離心式壓縮機的結(jié)構(gòu)、特性與離心式壓縮機出現(xiàn)的震動故障，并對離心式壓縮機的安全運行提出了合理化的解決措施。

關(guān)鍵詞：離心式壓縮機；振動故障；故障分析；安全運行；能源化工工程 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH452 文章編號：1009-2374（2016）16-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.030

化工企業(yè)中經(jīng)常應(yīng)用到離心式壓縮機設(shè)備，化工企業(yè)施工過程中，一旦離心式壓縮機出現(xiàn)問題，將可能引起整個工程的故障，造成巨大的經(jīng)濟損失。排除化工企業(yè)運行中的安全隱患，需要對離心式壓縮機的質(zhì)量進行提升，通過科學(xué)的方式改進離心式壓縮機現(xiàn)存的質(zhì)量問題，離心式壓縮機在使用中常出現(xiàn)的問題是震動問題，震動問題的出現(xiàn)容易對設(shè)備元件造成損壞，降低設(shè)備的使用壽命。引起離心式壓縮機震動的因素有諸多方面，全文對此進行了詳細的分析，并提出了改進

建議。

1 離心式壓縮機結(jié)構(gòu)介紹

1.1 離心式壓縮機概念

離心式壓縮機也被稱為透平式壓縮機，其主要作用是將氣體壓縮，由轉(zhuǎn)子與定子兩個結(jié)構(gòu)形成。離心式壓縮機的工作過程是，葉輪高速旋轉(zhuǎn)使周圍氣體隨之轉(zhuǎn)動，通過離心作用將氣體推送到擴壓器中，在葉輪周圍形成真空環(huán)境，這樣外界的新鮮氣體便會進入到葉輪內(nèi)。經(jīng)過葉輪的不斷轉(zhuǎn)動使氣體形成反復(fù)的吸入排除，保證了施工環(huán)境內(nèi)的空氣流通。發(fā)展初期離心式壓縮機只適用于中亞力大流量的地方，所以并未受到重視，后期化工業(yè)的發(fā)展需求，才使離心式壓縮機受到了重視。隨著氣體動力學(xué)的發(fā)展，促使了離心式壓縮機性能的

提升。

1.2 離心式壓縮機特性

離心式壓縮機之所以在多種重工業(yè)中得到重用，必有其獨特的性能，離心式壓縮機的優(yōu)勢是：（1）離心式壓縮機形成的氣體量較大，組成結(jié)構(gòu)相對簡單緊湊，所以重量較輕、體積較小，在工程使用中不會占據(jù)過多的位置；（2）運行平穩(wěn)，實際應(yīng)用可靠性較高，因其設(shè)備的結(jié)構(gòu)較少，所以為維護工作降低了難度；（3）離心式壓縮機在化工實施過程中，可達到無油壓縮；（4）離心式壓縮機屬于回轉(zhuǎn)運動的設(shè)備，相對適合于工業(yè)氣輪機的直接使用，促進了熱能的綜合使用。但同時離心式壓縮機也存在其自有的問題，在下文中會做出分析。

2 離心式壓縮機震動故障分析

2.1 轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定

在對離心式壓縮機的制造過程中，受到材料及技術(shù)等多方面的制約，使離心式壓縮機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布無法實現(xiàn)理想中的中心線軸對稱，所以無法達到轉(zhuǎn)子的絕對平衡，使之在結(jié)構(gòu)中旋轉(zhuǎn)線中心線與轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心線存在偏差。造成轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中受到周期性離心力的影響，加重了軸承的載荷，形成了離心式壓縮機的震動現(xiàn)象。導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定的因素來自于三個方面：首先是在材料使用上，制作時所采用的材料耐磨性能較弱，長期使用導(dǎo)致其不平衡的狀態(tài)；其次是設(shè)計技術(shù)上，設(shè)計的旋轉(zhuǎn)形狀不對稱，元件在軸承上的接觸面粗糙；最后是加工時出現(xiàn)的問題。加工時切割的誤差或者是在焊接中出現(xiàn)的缺陷都是影響轉(zhuǎn)子平衡的因素。

2.2 轉(zhuǎn)子對中偏差

轉(zhuǎn)子不對中的表現(xiàn)主要有三種，包括平行方向的不對中、角度方向的不對中與組合方向的不對中三個方面。常見的分析方式有在機組熱狀態(tài)過程中對轉(zhuǎn)子對稱對中狀態(tài)的檢查，對軸承油壓力的變化狀態(tài)進行觀察，如發(fā)現(xiàn)軸承壓力減小，說明軸承下半內(nèi)的表面與軸頸之間的縫隙加大，如發(fā)現(xiàn)軸承壓力增大，則說明軸承下半內(nèi)表面與軸頸之間的縫隙減小。還有一種方式是觀察震動的信號是否對中，多數(shù)的設(shè)備震動都是由不同種因素同步反應(yīng)形成的，所以在工作中不止要做到相位的測量，還需要對軸承進行測量，同時對徑向震動也需要進行測量，經(jīng)過多方面的檢查分析出引起轉(zhuǎn)子對中偏差的

原因。

2.3 油膜震蕩現(xiàn)象

離心力壓縮機運行中，高速進行滑動的軸承經(jīng)常會出現(xiàn)油膜震蕩的情況，油膜振蕩的情況主要是由于產(chǎn)生油膜力多形成的。出現(xiàn)油膜振蕩情況后，伴隨軸承轉(zhuǎn)速的急速增高，震動情況不會有所減弱，震動的頻率也基本不會發(fā)生什么變化。相對于載荷不相同的轉(zhuǎn)軸，其發(fā)生油膜振蕩的情況與發(fā)生半速窩動的情況是不完全一致的。軸承在運轉(zhuǎn)過程中油膜的起始失去穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，與轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、軸頸與軸承下半表面的相對偏心率、轉(zhuǎn)子載荷等因素都是有著重要聯(lián)系的。

2.4 轉(zhuǎn)子與氣封之間的摩擦

轉(zhuǎn)子與氣封之間的摩擦，會嚴(yán)重影響到離心式壓縮機運行過程，使其出現(xiàn)震動現(xiàn)象。工作中為提升離心壓縮機的使用效率，需做到盡力減小葉輪頂?shù)目p隙與密封間隙，以達到控制氣體泄漏的效果，但是葉輪頂間隙與密封間隙縮小的同時，也會引起流體東西激烈震動的現(xiàn)象以及氣封與轉(zhuǎn)子之間強烈摩擦的現(xiàn)象產(chǎn)生。通常出現(xiàn)的氣封與轉(zhuǎn)子之間的摩擦有兩種類別：一種是氣封與轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)的大弧度摩擦造成的元件磨損；另一種是氣封與轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)部分位置撞擊造成的元件磨損。

3 保證離心式壓縮機安全運行的措施

3.1 調(diào)整氣封材料

對離心式壓縮機的震動現(xiàn)象進行調(diào)整，可以通過更換離心式壓縮機的氣封材料進行調(diào)整。常見的離心式壓縮機使用的都是鋁制的氣封材料，鋁制氣封材料在離心式壓縮機長期使用過程中，容易出現(xiàn)被氧化腐蝕的現(xiàn)象，受腐蝕位置清理工作將很難實行，結(jié)果是在成離心式壓縮機的氣封結(jié)構(gòu)變形或者是出現(xiàn)斷裂的情況，轉(zhuǎn)子在工作運行的過程中，由于出現(xiàn)強力的摩擦現(xiàn)象而引起了震動情況的發(fā)生。為減少設(shè)備震動的發(fā)生，需要將離心式壓縮機原有的鋁制氣封材料進行調(diào)換，置換為相對穩(wěn)定的四氟材料。這樣從源頭避免了氣封元件的氧化腐蝕現(xiàn)象，降低了氣封元件變形的風(fēng)險，從而減少了離心式壓縮機震動的問題。

3.2 對離心式壓縮機及時清理

降低離心式壓縮機震動現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率，需要做到及時對離心式壓縮機進行清理。離心式壓縮機需要被清理的位置主要是壓縮機的隔板與葉輪處的物質(zhì)。離心式壓縮機在工作中要進行高速的運轉(zhuǎn)，使其在壓縮機的隔板與葉輪處容易結(jié)疤，其結(jié)果將嚴(yán)重影響到離心式壓縮機的吸入氣量。同時容易破壞掉轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)的平衡，不只是對天然氣資源的浪費，更重要的是減少了離心式壓縮機的使用壽命。所以需要做到的是及時對結(jié)疤處進行清理，保證設(shè)備正常運行。工作人員可以通過在壓縮機進氣口，進行反復(fù)的注水方式進行清理，通過離心式壓縮機自有的離心力作用達到清除結(jié)疤的效果。操作過程中需要注意的是，壓塑機運轉(zhuǎn)速度極高，直接進行注水可能造成設(shè)備的損壞，可以在注水前將水進行霧化，以減少注水對設(shè)備的壓力。對壓縮機的清理還要注意沙塵的清理，對于沙塵清理可采用二氧化碳氣體的方式進行清理，此方式對清除沙塵有顯著的效果。

3.3 置換冷卻管

減少因外力產(chǎn)生的離心式壓縮機震動現(xiàn)象，可以采用置換冷卻管的方式進行。離心式壓縮機的運行中有一項是換熱工作，所以涉及到一個冷卻管的部件。在離心式壓縮機設(shè)備中運用的冷卻管置換為波紋管換熱器，達到的效果是能夠增加進入壓縮機中的天然氣輸送量與水量，極大地減少了結(jié)疤情況的產(chǎn)生，同時也提升了離心式壓縮機的換熱效果。因其波紋管換熱器自身的特點，使用時可以解決因大量天然氣輸入壓縮機而不能快速冷卻所導(dǎo)致的壓縮機工作不全面問題。離心式壓縮機在運行中出現(xiàn)常因外部因素引起設(shè)備堵塞導(dǎo)致的震動情況，而使用波紋管換熱器恰好能夠避免此類外界因素，在一定程度上極大地提升了離心式壓縮機的運行效率。

3.4 加強設(shè)備檢修

任何一種設(shè)備在使用過程中，有效的維護都是延長其使用壽命的最佳途徑。對于離心式壓縮機設(shè)備也是同樣的，加強設(shè)備的檢修能夠有效地延長壓縮機的使用壽命。離心式壓縮機檢修工作面臨的難題是，工作空間受限、對檢修精度有較大的需求等，所以需要的是技術(shù)水平高、工作認(rèn)真的檢修隊伍。除了加強檢修隊伍的技術(shù)水平之外，也可以通過現(xiàn)代科技進行檢修工作。檢修人員可以使用激光找正儀設(shè)備，科學(xué)地檢修可以降低檢修工作的誤差率。另外也可以在離心式壓縮機內(nèi)加入檢測系統(tǒng)裝置，達到對離心式壓縮機工作過程的實時監(jiān)察，一方面極大地提升了檢測工作的效率，可以及時發(fā)現(xiàn)故障及時處理；另一方面也極大地減少了檢修人員的工作壓力。

4 結(jié)語

通過本文總結(jié)的內(nèi)容可以看出，離心式壓縮機震動情況出現(xiàn)的原因主要來自于設(shè)備內(nèi)部的堵塞形成的不平衡、轉(zhuǎn)子在制造過程中出現(xiàn)的中心偏差、部分設(shè)備材料的質(zhì)量不足出現(xiàn)的氧化問題等。通過以上問題的分析可以進行如下應(yīng)對措施，及時對設(shè)備進行清理、調(diào)換更適合的設(shè)備材料、使用科學(xué)技術(shù)進行離心式壓縮機工作的實施監(jiān)控等，為確保離心式壓縮機的工作安全高效的運行。離心式壓縮機的安全運行對化工事業(yè)的發(fā)展具有極為重要的作用，所以需要離心式壓縮機在未來發(fā)展中切實地提升壓縮機的可靠性因素，保證其在任何場合都能夠安全運行。

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