離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的分析與處理

李鴻志

摘 要：離心壓縮機(jī)作為化工等行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，需要長(zhǎng)期的穩(wěn)定運(yùn)行，但在持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到內(nèi)部和外部的多重影響，造成離心壓縮機(jī)的故障問(wèn)題。振動(dòng)故障是較為常見的故障之一，主要表現(xiàn)為振動(dòng)頻率的異常，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和部件的損壞，嚴(yán)重影響到離心壓縮機(jī)的運(yùn)行安全。本文就將針對(duì)離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障進(jìn)行深入分析，對(duì)故障原因和處理措施進(jìn)行充分探討，促進(jìn)離心壓縮機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī);振動(dòng)故障;分析與處理

0 引言

離心壓縮機(jī)是通過(guò)氣體推動(dòng)轉(zhuǎn)子和葉輪的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生壓縮機(jī)內(nèi)部的動(dòng)能和壓力，從而形成機(jī)械動(dòng)力。在工業(yè)生產(chǎn)中離心壓縮機(jī)的使用極為普遍，所以離心壓縮機(jī)的振動(dòng)故障問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響到工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程。為了提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，也促進(jìn)離心壓縮機(jī)的安全運(yùn)行，需要對(duì)離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障進(jìn)行重點(diǎn)分析。但要做好對(duì)離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的分析和處理，就必須要對(duì)離心壓縮機(jī)具有足夠的了解，才能夠在振動(dòng)故障發(fā)生時(shí)，掌握分析和處理的基礎(chǔ)，提高分析和處理的準(zhǔn)確性和有效性。

1 離心壓縮機(jī)概述

1.1 離心壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

離心壓縮機(jī)主要是由于轉(zhuǎn)子和定子兩個(gè)部分組成，通常也會(huì)被稱為渦燁壓縮機(jī)。轉(zhuǎn)子和定子兩個(gè)部分當(dāng)中，還包含其他復(fù)雜的組合部件，包括推力盤、葉輪等，其中最為主要的元器件就是定位，包含了推力軸承、支撐軸承隔板和密封等。所以離心壓縮機(jī)具有較為復(fù)雜的基本結(jié)構(gòu)，需要加強(qiáng)對(duì)不同結(jié)構(gòu)的組成和功能的了解。

1.2 離心壓縮機(jī)的運(yùn)行原理

外界氣體是離心壓縮機(jī)運(yùn)行的主要借助動(dòng)力，需要通過(guò)外界空氣的引入，由葉輪裝置與氣體接觸后產(chǎn)生氣體的流動(dòng)作用力，并通過(guò)對(duì)流動(dòng)作用力的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，以及不斷加入氣體將流動(dòng)作用力持續(xù)增大和運(yùn)轉(zhuǎn)后，促進(jìn)葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度的逐漸加快，再將氣體的流動(dòng)作用力向壓縮機(jī)出口位置進(jìn)行推動(dòng)。這個(gè)氣體的流動(dòng)作用力就會(huì)在壓縮機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生較高的動(dòng)能，并根據(jù)外界氣體的引入情況對(duì)動(dòng)能進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。當(dāng)氣體引入到擴(kuò)壓器后，可以通過(guò)機(jī)械加強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)能力，原先產(chǎn)生的動(dòng)能作用就會(huì)變成壓力作用。

2 離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的原因

2.1 轉(zhuǎn)子不平衡

轉(zhuǎn)子不平衡的主要原因可能是由于離心壓縮機(jī)在制作生產(chǎn)的過(guò)程時(shí)，存在制作生產(chǎn)原材料的質(zhì)量問(wèn)題或制作生產(chǎn)工藝操作的技術(shù)問(wèn)題等原因，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子存在分布不對(duì)稱的問(wèn)題，當(dāng)離心壓縮機(jī)進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心與質(zhì)量中心的偏心距現(xiàn)象，使離心壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，不斷加大軸承的荷載，最終超過(guò)荷載能力，導(dǎo)致振動(dòng)故障的發(fā)生。根據(jù)以上轉(zhuǎn)子不平衡的情況分析，能夠總結(jié)為三種主要的不平衡原因：第一種是由于設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)偏心距的數(shù)據(jù)沒(méi)有進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)算和檢驗(yàn)，導(dǎo)致偏心距存在數(shù)據(jù)誤差，形成旋轉(zhuǎn)幾何體形狀的不對(duì)稱問(wèn)題;第二種是對(duì)制作生產(chǎn)原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)不夠嚴(yán)格，導(dǎo)致采用了不符合制作正產(chǎn)質(zhì)量要求的原材料，使制作生產(chǎn)完成后的轉(zhuǎn)子仍然存在耐磨性差、厚度不均勻、氣孔等質(zhì)量問(wèn)題;第三種是對(duì)離心壓縮機(jī)的運(yùn)行監(jiān)督管理不夠嚴(yán)格，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期處在超負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)中，最終產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷，導(dǎo)致振動(dòng)故障的發(fā)生。

2.2 油膜振蕩

油膜振蕩是由于離心壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)存在內(nèi)部的高速滑動(dòng)軸承影響，可以通過(guò)轉(zhuǎn)速對(duì)油膜振蕩的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行相關(guān)判定。但是當(dāng)振蕩消失后，起始轉(zhuǎn)速仍然與轉(zhuǎn)速不同，就可以判定是油膜振蕩產(chǎn)生故障。其他判定方法還包括對(duì)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的加快試驗(yàn)，當(dāng)油膜振蕩存在故障時(shí)，也應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生同樣的振動(dòng)頻率。

2.3 轉(zhuǎn)子不對(duì)中

轉(zhuǎn)子不平衡和轉(zhuǎn)子不對(duì)中這兩種故障原因雖然具有較大的相似性，但是在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的故障狀態(tài)則完全不同?；谵D(zhuǎn)子不對(duì)中的故障原理，通常采用兩種診斷方法能夠得到準(zhǔn)確的診斷結(jié)果：第一種是通過(guò)不同位置的轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅度和頻率的差異進(jìn)行診斷，為了提高診斷的準(zhǔn)確性，可以在負(fù)荷較低時(shí)進(jìn)行觀察，差異性會(huì)表現(xiàn)的更加明顯;第二種是通過(guò)聯(lián)軸器，觀察同一側(cè)互相垂直的兩個(gè)方向，根據(jù)2倍頻與基頻的2倍相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷。

2.4 轉(zhuǎn)子與氣峰間的摩擦

根據(jù)離心壓縮機(jī)的作用原理，為了將壓縮機(jī)的運(yùn)行效率提高，可以在制作生產(chǎn)過(guò)程中，將葉輪頂間隙和密封間隙進(jìn)行適當(dāng)?shù)目s小，使氣體的能夠得到更好的控制，有效避免泄露的問(wèn)題發(fā)生。但是由于間隙的縮小，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與激振的流體動(dòng)力和氣封產(chǎn)生較大的摩擦。這種摩擦的形式能夠總結(jié)為兩種，一種是當(dāng)氣封和轉(zhuǎn)子處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，受到外部因素的干擾后，發(fā)生局部的碰撞磨損;另一種是當(dāng)局部碰撞磨損發(fā)生后，原有的振動(dòng)頻率被提高，產(chǎn)生了大弧度摩擦。

2.5 離心壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)脫離及踹振

2.5.1 離心式壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)脫離

當(dāng)離心壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中受到其他因素干擾，導(dǎo)致工作任務(wù)需要進(jìn)行改變時(shí)，葉輪和擴(kuò)壓器的氣流方向就會(huì)受到進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)部氣流的影響而改變，這種改變會(huì)造成大量氣流旋渦在葉片上產(chǎn)生，并持續(xù)保持增加的趨勢(shì)，會(huì)對(duì)流動(dòng)氣體通道的面積不斷進(jìn)行擠壓，導(dǎo)致氣流無(wú)法正常流動(dòng)，最終被擠壓到其他通道中，引發(fā)振動(dòng)故障的產(chǎn)生。

2.5.2 離心壓縮機(jī)的踹振

離心壓縮機(jī)的踹振通常是由于突變而產(chǎn)生的，在于突變對(duì)原有速度的劇烈影響，導(dǎo)致大量的氣流漩渦在離心壓縮機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生，嚴(yán)重降低了壓縮機(jī)的內(nèi)部壓力。隨著氣流方向的改變，又會(huì)帶動(dòng)大量氣流漩渦的產(chǎn)生，就導(dǎo)致離心壓縮機(jī)的踹振產(chǎn)生。

3 離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的處理措施

3.1 對(duì)離心壓縮機(jī)的氣封材料及時(shí)更換

最常見的離心壓縮機(jī)的氣封材料就是鋁制材料，當(dāng)離心壓縮機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，鋁制氣封會(huì)受到嚴(yán)重的氧化腐蝕損傷，這種氧化腐蝕損傷是無(wú)法經(jīng)過(guò)清洗被修復(fù)的，當(dāng)氧化腐蝕嚴(yán)重時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致離心壓縮機(jī)氣封的變形或斷裂，在離心壓縮機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致振動(dòng)故障。

3.2 對(duì)離心壓縮機(jī)隔板和葉輪處結(jié)疤及時(shí)清理

離心壓縮機(jī)隔板和葉輪的結(jié)疤是受到離心壓縮機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的，如果得不到及時(shí)的清理，就會(huì)使壓縮機(jī)的進(jìn)氣量受到影響，也會(huì)使轉(zhuǎn)子的平衡受到影響，降低離心壓縮機(jī)的運(yùn)行效率，不僅會(huì)對(duì)天然氣原料的應(yīng)用造成浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)壓縮機(jī)的使用壽命造成縮減。所以必須要對(duì)結(jié)疤進(jìn)行及時(shí)的清理。清理方式可以采用壓縮機(jī)進(jìn)口不斷注水的方式，通過(guò)壓縮機(jī)自身具有的離心力對(duì)結(jié)疤進(jìn)行清洗。但由于壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，必須先做好注水的高壓霧化處理，確保注水的均勻，否則直接注水會(huì)損壞葉輪。除此之外，也可以將壓縮機(jī)揭蓋后進(jìn)行直接清理。對(duì)于壓縮機(jī)內(nèi)部的沙塵堆積問(wèn)題，二氧化碳?xì)怏w能夠起到良好的清除效果，同時(shí)也對(duì)隔板和葉輪的結(jié)疤具有清洗作用。

3.3 對(duì)冷卻管采用波紋管換熱器代替

為了提高離心壓縮機(jī)的換熱效果，采用波紋管換熱器代替冷卻管能夠促進(jìn)壓縮機(jī)內(nèi)天然氣流量和水量的增大，還具有防范離心壓縮機(jī)隔板和葉輪結(jié)疤產(chǎn)生的作用。

3.4 對(duì)維修質(zhì)量予以加強(qiáng)

由于離心壓縮機(jī)的運(yùn)行重要性，必在維修質(zhì)量方面予以加強(qiáng)，但是離心壓縮機(jī)存在維修工作量較大、維修空間較小、維修精確度較高等原因，維修質(zhì)量的提高難度較大?？梢詮木S修技術(shù)方面著手，加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)維修技術(shù)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)高水平的維修技術(shù)人員，引進(jìn)先進(jìn)的維修設(shè)備等，如激光找正儀，能夠達(dá)到0.02mm的維修誤差。

4 結(jié)語(yǔ)

離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障由于壓縮機(jī)的運(yùn)行原理，具有極高的故障發(fā)生率，通過(guò)對(duì)當(dāng)前離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的分析，能夠?qū)⒅饕墓收项愋秃驮蜻M(jìn)行總結(jié)，針對(duì)總結(jié)內(nèi)容進(jìn)行處理措施的探討，達(dá)到處理措施較高的針對(duì)性和有效性，保障離心壓縮機(jī)的安全運(yùn)行。

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