離心壓縮機(jī)機(jī)械振動(dòng)故障分析

趙巖

摘 要：離心壓縮機(jī)作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的代表，在各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用。然而在實(shí)踐中不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)械振動(dòng)故障的發(fā)生已經(jīng)嚴(yán)重影響到了離心壓縮機(jī)作用的發(fā)揮。因此，離心壓縮機(jī)機(jī)械振動(dòng)故障問(wèn)題的處理成為了離心壓縮機(jī)高效利用的重點(diǎn)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī)；機(jī)械振動(dòng)故障；油膜振蕩；轉(zhuǎn)子不對(duì)中

中圖分類(lèi)號(hào)：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.081

離心壓縮機(jī)作為一種現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要機(jī)械設(shè)備，由于其具有體積小、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用在了石油開(kāi)采、化工提煉以及冶金加工等領(lǐng)域，并且在生產(chǎn)產(chǎn)值提高上發(fā)揮了很大的作用。隨著離心壓縮機(jī)應(yīng)用的不斷深入，其自身的一些弊端也逐漸顯現(xiàn)了出來(lái)，比如機(jī)械振動(dòng)故障就是比較突出的問(wèn)題之一。只有采取有效的方式方法對(duì)離心壓縮機(jī)的機(jī)械振動(dòng)故障加以分析和解決，才能確保離心壓縮機(jī)在工業(yè)加工生產(chǎn)中發(fā)揮實(shí)質(zhì)性的作用。

1 離心壓縮機(jī)概述

作為一種常用的工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，要想準(zhǔn)確地對(duì)離心壓縮機(jī)機(jī)械振動(dòng)故障原因進(jìn)行分析，并采取合理的處理措施解決，首先就要對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理等基本信息有一定的了解和認(rèn)識(shí)。這樣才能更加全面地分析和總結(jié)故障問(wèn)題。

1.1 離心壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

離心壓縮機(jī)只是壓縮機(jī)種類(lèi)的一種，通常又被叫作“渦燁壓縮機(jī)”。離心壓縮機(jī)夠由定子和轉(zhuǎn)子2部分組成。這2部分又包含了很多內(nèi)部元器件，比如轉(zhuǎn)子部分主要有葉輪、推力盤(pán)主軸等，而定子部分則大部分指離心壓縮機(jī)的關(guān)鍵元器件，包括密封、推力軸承、支承軸承隔板等。離心鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與其有極多的相似之處，所以利用離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)通過(guò)氣體獲取較高的壓強(qiáng)，致使離心壓縮機(jī)在運(yùn)行中具有工作效率高、處理量大等特征。

1.2 離心壓縮機(jī)的運(yùn)行原理

離心壓縮機(jī)的運(yùn)行主要依靠外界氣體作為有利條件。當(dāng)外界氣體進(jìn)入到壓縮機(jī)中與壓縮機(jī)和葉輪接觸后，葉輪裝置在氣體流動(dòng)的作用下就會(huì)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著注入氣體量的不斷增加，葉輪的旋轉(zhuǎn)速度也就隨之加快。與此同時(shí)，氣體也會(huì)向著出口方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，期間壓縮機(jī)內(nèi)部所產(chǎn)生的壓力和動(dòng)能也會(huì)有所提升。如果氣體進(jìn)入到擴(kuò)壓器中，通過(guò)機(jī)械能轉(zhuǎn)換，壓力就會(huì)取代所有的動(dòng)能。接著氣體會(huì)依次流入到壓縮機(jī)的一個(gè)又一個(gè)葉輪中，并作相同操作，最終產(chǎn)生生產(chǎn)生活中所需的壓力。現(xiàn)階段，由于離心壓縮機(jī)具有很多運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，因而受到了各領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。

2 離心壓縮機(jī)機(jī)械振動(dòng)故障研究

對(duì)于工業(yè)加工生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，離心壓縮機(jī)既是不可或缺的設(shè)備組成部分，又是生產(chǎn)效益的基本保障。一旦離心壓縮機(jī)發(fā)生故障，不僅會(huì)給正常的加工成產(chǎn)帶來(lái)很大的影響，嚴(yán)重時(shí)，還對(duì)給工業(yè)生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以離心壓縮機(jī)的機(jī)械振動(dòng)故障必須引起大家的高度重視。為了對(duì)離心壓縮機(jī)的機(jī)械振動(dòng)故障加以說(shuō)明和防范，特結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)可能引起離心壓縮機(jī)機(jī)械振動(dòng)故障的因素進(jìn)行總結(jié)，以供大家參考。

2.1 轉(zhuǎn)子與氣封間的摩擦

轉(zhuǎn)子與氣封間的摩擦通常屬于元器件間的接觸性問(wèn)題，一般包括以下2種形式：①局部摩擦。這種摩擦是在轉(zhuǎn)子和氣封在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，受到外界因素的干擾，部分產(chǎn)生接觸的磨合現(xiàn)象。②大弧度摩擦接觸。這種摩擦接觸是在局部摩擦產(chǎn)生后，以原有振動(dòng)頻率為基礎(chǔ)，產(chǎn)生的振動(dòng)加劇現(xiàn)象，被稱(chēng)作“削波現(xiàn)象”。

2.2 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)不平衡

由于轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)不平衡引起的離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障是最為常見(jiàn)的故障之一。根據(jù)對(duì)離心壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心會(huì)產(chǎn)生一定的偏心距，那么轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，受到偏心距的影響就會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子離心力的產(chǎn)生造成阻礙。這時(shí)，就會(huì)促使軸承載荷加大，必然會(huì)引起離心壓縮機(jī)振動(dòng)問(wèn)題的發(fā)生。經(jīng)過(guò)整理，轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①檢測(cè)轉(zhuǎn)子頻譜時(shí)，頻譜圖中顯示出了與眾不同的峰值情形或者是基頻中有大量諧波能量出現(xiàn)；②檢測(cè)轉(zhuǎn)子時(shí)域時(shí)，波形顯示與標(biāo)準(zhǔn)波形不符，通常正弦波較為常見(jiàn)；③轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中，運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓狀；④轉(zhuǎn)速對(duì)振動(dòng)程度的影響明顯。

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子不平衡時(shí)間的分析，得出導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡現(xiàn)象出現(xiàn)的原因主要包括以下3點(diǎn)：①在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子時(shí)，忽視了偏心距的存在，設(shè)計(jì)精度不夠高。②材料質(zhì)量問(wèn)題。如果制造時(shí)轉(zhuǎn)子厚度不均勻，也會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)。③轉(zhuǎn)子在超負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，勢(shì)必會(huì)造成對(duì)機(jī)械的損害，例如裂痕問(wèn)題，致使機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。通過(guò)以上論述，要想降低由于轉(zhuǎn)子不平衡而引起振動(dòng)故障的發(fā)生概率，就必須根據(jù)引發(fā)轉(zhuǎn)子不平衡的原因?qū)嵤┯嗅槍?duì)性的處理。

2.3 油膜振蕩

在實(shí)際生活中，對(duì)于離心壓縮機(jī)而言，油膜振蕩問(wèn)題一般針對(duì)的是高速滑動(dòng)軸承，其表現(xiàn)為以下特征：如果是油膜振蕩，那么可以利用震蕩消失轉(zhuǎn)速和起始轉(zhuǎn)速判定。假如二者不同，就可視為油膜振蕩故障。另外，在離心壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，嘗試加快轉(zhuǎn)速。在油膜振蕩情況下，振動(dòng)一般不會(huì)有所緩解。

對(duì)于因油膜振蕩而產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)故障，一般采取以下3種處理措施：①對(duì)機(jī)械預(yù)負(fù)荷作出適當(dāng)調(diào)整；②避免與油膜的共振區(qū)接觸；③調(diào)節(jié)軸承關(guān)鍵值，比如減小軸承間隙或者增加軸承比壓。

2.4 轉(zhuǎn)子不對(duì)中

轉(zhuǎn)子不對(duì)中與轉(zhuǎn)子不平衡從表面上看沒(méi)什么區(qū)別，但兩者實(shí)則屬于兩種狀態(tài)，轉(zhuǎn)子不對(duì)中主要表現(xiàn)內(nèi)容有：①位置不同的振動(dòng)大小由負(fù)荷大小來(lái)決定，負(fù)荷降低時(shí)，往往高振動(dòng)更加明顯；②聯(lián)軸器同一側(cè)互相垂直的2個(gè)方向上，2倍頻的相位差是基頻的2倍。目前，轉(zhuǎn)子不對(duì)中的解決辦法有減小安裝誤差、提高設(shè)計(jì)精度、重新設(shè)置導(dǎo)向系統(tǒng)等。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上敘述，可以得知轉(zhuǎn)子問(wèn)題引起離心壓縮機(jī)機(jī)械振動(dòng)故障的主要原因。因此，只有對(duì)轉(zhuǎn)子所存在的問(wèn)題加以規(guī)避，才能大大提高離心壓縮機(jī)的工作質(zhì)量和工作效率。

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〔編輯：劉曉芳〕