某离心式压缩机振动故障诊断与分析

某离心式压缩机振动故障诊断与分析

颜项波

（中石油管道有限责任公司西部分公司新疆乌鲁木齐830013）

摘要：离心式压缩机在石化、天然气管道等行业具有非常重要的作用，一旦设备发生异常或故障，造成的经济损失不可估量。因此确保离心式压缩机组安全、平稳运行尤为重要。本文就离心式压缩机振动故障类型作简要阐述，并介绍了西气东输某离心式压缩机的振动故障诊断与处理。

关键词：振动；离心式压缩机；喘振

在石化、天然气管道等行业，离心式压缩机作为提供动力的机械设备，在运转过程中，不可避免的存在振动。如果出现振动故障，必将对企业正常生产工作开展带来一定隐患。因此出现振动故障时，需要及时并准确地找到故障原因，完成故障处理。

1振动故障类型

1.1转子不平衡

离心式压缩机转子质量会受到制造工艺与材料等于方面因素的影响，分布于转子的质量通常情况下无法与中心轴线相对应，转子的质心与轴线中间位置通常会存在偏心距。转子在工作的过程中又会产生离心力，压缩机轴承会受到载荷影响，从而导致了振动现象出现。

转子不平衡有很多原因，包括设计缺陷、材质问题、加工与装配错误、叶片断裂、叶轮不平衡等都会导致转子不平衡现象。

1.2转子不对中

转子不对中其主要表现有，振动的频率是转子频率的二倍，当垂直于彼此的耦合在同一面时基准频与二倍频相比，前者是后者的一半[1]。受到某些因素影响，油膜力会出现变化，轴承的负荷如果较小，油膜的不稳定性就会增加。转子存在不对中问题，从而导致负载与振幅存在某种关系。转子不对中主要有三种类型，而其具体的原因则可以从三个方面来总结，研发工作失误，装配工作误差，引导装置松动。

1.3油膜机振荡

当油膜涡动的频率小于转子固有频率时，转子会保持稳定运行。而当运行速度增加时，涡动频率就会相应增加，半频谐波振动的幅度会增大，转子振动也会加剧。当转子系统出现共振时，激增的振动幅度会非常激烈。而此时轴心轨迹则会从双曲圆变为不规率的曲线，不稳定的波幅产生，相位会产生突变。将轴的转动速度继续提升，涡动频率就会保持稳定并且与转子的固有频率相等。此种现象就被称之为油膜振荡。

1.4旋转失速与喘振

旋转失速与喘振是离心式压缩机特有的一种振动故障。离心式压缩机运转过程中，气体流动分离是造成压缩机旋转失速与喘振的重要因素。旋转失速主要是由于介质进入叶轮方向角与叶片进口安装角不一致造成的[2]。其特征主要表现为：压缩机进入旋转失速状态后，流量基本保持稳定，扩压器与叶轮出现失速，超出控制范围；在各流道内反方向环状运动的气旋涡流使其内压力对称性遭到严重破坏，而喘振则是失速的深入表现，可对机组造成严重危害。

2机组故障简介

西气东输某燃驱压缩机组在运行过程中，安装于压缩机上的4个振动探头突然增大，其中驱动端振动值在1s内突然从正常的35um升高至90um以上，超过跳机值70um，导致振动连锁、故障停机。

3故障原因分析及处理

通过压缩机振动瀑布图（图1）可以看出，在振值正常时，压缩机转速为5900rpm，在振值从正常上升至最大值后，机组跳机之前，压缩机转速为5352rpm。因此可以判断，转速变化发生于振值变化前。通过查找趋势，发现在振值变化前，压缩机转速在3s左右从5900rpm降到5352rpm，这在正常操作下是无法实现的。因此，怀疑压缩机失速导致压缩机喘振。

图1瀑布图

通过分析振动的全频谱图（图2），发现在振动突变时，频谱中1倍频（1.0X）的幅值基本不变，0.6倍频（0.6X）处的能量明显增大，且大于1倍频处的能量，符合喘振低频特征[3]。

图2全频谱图

比较振动突变前后压缩机进出口压力数值，发现压缩机进出口压力出现突变，压缩机进口压力降为0。至此，确认压缩机因为转速突变，出现喘振，导致振动快速升高而跳机。

通过对燃机各系统数据的进一步分析，发现燃机压气机出口温度探头故障，导致然调阀出现控制错误，阀门关小，转速瞬间下降。

4结论

离心式压缩机在机械设备中占有重要位置，一旦设备出现问题不仅会影响正常生产，同时也会对设备造成一定影响。引起振动的原因是多方面的，既有内部因素，也有外部因素。振动故障分析不能局限于分析振动设备本身，应充分考虑其相关连接设备，温度、压力等相关参数。解决振动问题，首先要了解导致振动的原因，从而有针对性的采取措施，确保问题能够有效解决。

参考文献：

[1]毛建新．离心式压缩机的振动故障分析及解决措施[J].现代工业经济和信息化，2013．

[2]渠鸾．离心压缩机故障分析及改进措施［J］.科技与企业，2014．

[3]杨国安．旋转机械故障诊断实用技术[M].北京：中国石化出版社，2013.