軸流式離心壓縮機腹腔機殼膨脹量測量方法研究

于洋

摘 要：軸流式離心壓縮機腹腔機殼膨脹量的變化會導致壓縮機轉、定子間隙發(fā)生變化，當膨脹量的變化達到一定程度時，會引起轉子、定子刮碰，造成轉子、定子葉片斷裂損傷，嚴重者可造成壓縮機報廢，因此，對軸流式離心壓縮機腹腔機殼膨脹量的測量在壓縮的穩(wěn)定運行中起到至關重要的作用。

關鍵詞：軸流式離心壓縮機;腹腔膨脹量;測量

0 引言

軸流式壓縮機是一種大型的空氣壓縮機，最大的功率可以達到150000kW，排氣量是20000m3每分鐘，它的壓縮機能效比可以達到90%左右，比離心壓縮機節(jié)能。它主要由三部分組成：一是以轉軸為主體的可以旋轉的部分簡稱轉子;二是以機殼和裝在機殼上的靜止部件為主體的簡稱定子（靜子）;三是殼體、密封體、軸承箱、調節(jié)機構、聯(lián)軸器、底座和控制保護等組成。

在軸流式離心壓縮機高速運轉過程中，腹腔機殼會在一定范圍內產(chǎn)生膨脹，從而導致壓縮機轉子、定子之間的間隙發(fā)生變化。當腹腔機殼膨脹量的變化達到一定程度時，會引起轉子與腹腔機殼刮碰，刮碰部位見圖1，造成轉子、定子葉片斷裂損傷，嚴重者可造成壓縮機報廢。因此，對軸流式離心壓縮機腹腔機殼膨脹量的測量在壓縮的穩(wěn)定運行中起到至關重要的作用。

1 腹腔機殼膨脹量測量簡介

軸流式離心壓縮機腹腔機殼外部安裝有外籠體，腹腔機殼不外露，如圖2所示，無法直接進行近距離的測量，軸流式離心壓縮機腹腔機殼為懸空部位，因此腹腔機殼膨脹量的測量難度較大。

經(jīng)計算，軸流式壓縮機在工作情況下，腹腔機殼膨脹量一般約為0.05-0.70mm，測量精度要求高，而此類型壓縮機的轉定子間隙一般為2mm左右，在工作情況下，當轉定子間隙過小時，造成轉定子刮碰，嚴重時造成機組停車，當轉子間隙過大時，壓縮機的工作效率降低，因此準確的測量膨脹量繼而監(jiān)控動態(tài)轉定子關系至關重要。

軸流式離心壓縮機腹腔機殼在工作時受氣流沖擊，會產(chǎn)生劇烈振動，進而造成機組裝配基礎的振動，為了保證測量數(shù)值的準確性，測量系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高。

經(jīng)過上述分析，可見軸流式離心壓縮機機殼腹腔膨脹量的測量，進而監(jiān)控壓縮機轉定子間隙在壓縮機穩(wěn)定運行中起到了至關重要的作用，同時測量的難度也極大。

2 腹腔機殼膨脹量的測量方法

2.1 測量方案一

針對其測量難度大特點，解決方案如下：

軸流式離心壓縮機的腹腔機殼一般為懸空部位，為了保證對腹腔機殼進行有效的膨脹量測量，設計有剛性橫梁底座，剛性橫梁底座的強度、變形均通過力學計算校核，保證其在工作時各項指標滿足使用需求，使用時將剛性橫梁的兩端與軸流式壓縮機產(chǎn)品底座現(xiàn)場配做安裝機殼，配做的方式可采用焊接或螺栓把合形式，實用性高。

2.2 測量方案二

針對其測量精度要求高難點，解決方案如下：

軸流式離心壓縮機腹腔機殼膨脹量一般為0.05-0.7mm，測量精度要求達到0.01mm，為了保證測量精度要求，創(chuàng)造性的采用百分表對機殼腹腔膨脹量的測量，百分表安裝在測量工具上，指針壓在打表盤上對腹腔機殼膨脹量進行測量。百分表的測量精度可達到0.01mm，完全滿足腹腔機殼膨脹量的測量需求。

2.3 測量方案三

針對其測量穩(wěn)定性要求高難點，解決方案如下：

軸流式離心壓縮機腹腔機殼在工作時受氣流沖擊，會存在劇烈的振動，對機殼膨脹量的測量造成干擾，為了避免這種情況的發(fā)生，在測量工具上設計有打表盤，打表盤通過彈性機構與腹腔機殼形成剛性連接，測量時打表盤會不受振動影響，與腹腔機殼保證剛性連接，打表盤與腹腔機殼保證等量的位移變化，通過測量打表盤即可測量機殼膨脹量的變化。

2.4 測量方案四

針對其無法直接進行近距離測量難點，解決方案如下：

軸流式離心壓縮機腹腔機殼外部安裝外籠體，無法進行近距離測量機殼膨脹量，為了解決這個問題，在測量工具上設計有加長探針，探針穿過外籠體的空隙與腹腔機殼接觸，探針下方安裝打表盤，通過探針保證打表盤與腹腔機殼的聯(lián)動，此外，探針機構具備上下、前后、左右三個維度的調節(jié)功能，安裝時隨時可進行調節(jié)，保證探針與外籠體不會干涉。詳見圖3測量方案圖。

3 具體實施實例

軸流式離心壓縮機腹腔機殼膨脹量測量方案設計并制作完成后在某臺軸流壓縮機用戶現(xiàn)場進行使用，詳見圖4。

在軸流式離心壓縮機進行試驗時對腹腔機殼膨脹量進行實地監(jiān)測、測量，相關測量數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1可以看出，第3次、第4次試驗測量時，依據(jù)測量數(shù)據(jù)分析，腹腔機殼的變形量最大達0.67mm（帶*符號數(shù)值），超出了轉子、定子間隙，將會造成轉定子刮碰，試驗過程進行緊急停車處理。在機組拆檢過程中，確認發(fā)現(xiàn)機組存在轉子、定子刮碰現(xiàn)象，由于變形量相對較小、停車及時，未造成更嚴重損壞。

4 結論

此軸流式離心壓縮機腹腔機殼膨脹量測量方法解決了腹腔機殼膨脹測量難度大、測量精度要求高、測量穩(wěn)定性要求高的技術難題，同時還可在現(xiàn)有結構上進行改進，通過增加電子測頭的方式可以實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的遠傳，并通過將測量數(shù)據(jù)接入壓縮機運行控制系統(tǒng)實現(xiàn)連鎖停車，可廣泛應用于軸流式離心壓縮機腹腔機殼膨脹量的測量，為壓縮機的穩(wěn)定運行提供保障。

參考文獻

[1]鄺樸生.現(xiàn)代機器故障診斷學[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1991.

[2]陳大禧，朱鐵光.大型回轉機械診斷現(xiàn)場實用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[3]陳大禧.機械設備故障診斷基礎知識[M].長沙：湖南大學出版社，1989.

[4]孫惠國，張瑞林.設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷[M].鄭州：河南科學技術出版社，1993.

[5]陳克興，李川奇.設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術[M].北京：科學技術文獻出版社，1991.