离心压缩机汽轮机的振动故障分析和研究李国聪

离心压缩机汽轮机的振动故障分析和研究李国聪

李国聪

天津大港300270

摘要：离心压缩机的振动情况是目前使用离心压缩机的企业会遇到的普遍问题。而这种问题不仅让离心压缩机在使用中产生巨大噪音，让压缩机的生产效率降低，也是压缩机内部隐患的一种体现。如果放任不管，那么很有可能在压缩机的日后使用中产生巨大故障，而离心压缩机是一种高精度的压缩机，修理起来不禁花时间而且需要的费用也十分高昂，对企业的生产效率以及收益都会产生影响。因此对离心压缩机的振动情况进行分析，找到其中问题并且进行排除对于我国工业的发展十分有帮助。

关键词：离心压缩机；振动；分析；对策

一、工作原理

电动机或汽轮机带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机中气体的连续流动，而在工作轮中间形成稀薄地带，前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮。气体因离心作用增加了压力，还可以很大的速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够，可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通，回流器来实现。这就是离心式压缩机的工作原理。

二、离心式压缩机震动故障分析

2.1转子不稳定

在对离心式压缩机的制造过程中，受到材料及技术等多方面的制约，使离心式压缩机的转子结构的质量分布无法实现理想中的中心线轴对称，所以无法达到转子的绝对平衡，使之在结构中旋转线中心线与转子质量中心线存在偏差。造成转子在旋转过程中受到周期性离心力的影响，加重了轴承的载荷，形成了离心式压缩机的震动现象。导致转子不稳定的因素来自于三个方面：首先是在材料使用上，制作时所采用的材料耐磨性能较弱，长期使用导致其不平衡的状态；其次是设计技术上，设计的旋转形状不对称，元件在轴承上的接触面粗糙；最后是加工时出现的问题。加工时切割的误差或者是在焊接中出现的缺陷都是影响转子平衡的因素。

2.2转子对中偏差

转子不对中的表现主要有三种，包括平行方向的不对中、角度方向的不对中与组合方向的不对中三个方面。常见的分析方式有在机组热状态过程中对转子对称对中状态的检查，对轴承油压力的变化状态进行观察，如发现轴承压力减小，说明轴承下半内的表面与轴颈之间的缝隙加大，如发现轴承压力增大，则说明轴承下半内表面与轴颈之间的缝隙减小。还有一种方式是观察震动的信号是否对中，多数的设备震动都是由不同种因素同步反应形成的，所以在工作中不止要做到相位的测量，还需要对轴承进行测量，同时对径向震动也需要进行测量，经过多方面的检查分析出引起转子对中偏差的原因。

2.3油膜振荡问题的分析

油膜振荡是高速轴承压缩机才会发生的一种震荡，它的产生主要是由于油膜自身的力产生的自激振动。由于转子在发生油膜振荡时会输入相当大的能量，所以在发生油膜振荡时往往会伴随着转子以及轴承系统零件的损坏，如果油膜振荡的幅度特别大，甚至会造成整个压缩机的损坏。而油膜振荡的特征主要有以下几点，如果在振动发生后继续升高转速而震动不减弱，但是振动频率却不会随着转速的增加而增加，那这种振动是由于油膜振荡引起的。而如果轻载的转子在快要达到临界转速的时候发生过半速涡动，但是却没有产生较大幅度的振动，但是达到临界转速时产生振动，然后振动减小，真是可以肯定振动是因为油膜振荡引起的。而对于重载转子，如果在达到2倍或是以上的临界转速后发生振动，这时是由于油膜振荡引起的振动。

2.4喘振的分析

喘振是由于传真是因为压缩机气量减小的时候出口压力下降产生的。在这个时候，由于管网压力容量较大，因此不会立即减小，而是会出现管网气体倒流的现象。当管网的压力下降，并且低于压缩机的出口压力时，就不会再产生气体倒流，当压缩机恢复了原有压力，气体又会出现在流道内。这种现象如果不停的产生，就会让压缩机产生周期性的振动，而且管网容量越大，振动幅度就会越大。

2.5转子与气封之间的摩擦

转子与气封之间的摩擦，会严重影响到离心式压缩机运行过程，使其出现震动现象。工作中为提升离心压缩机的使用效率，需做到尽力减小叶轮顶的缝隙与密封间隙，以达到控制气体泄漏的效果，但是叶轮顶间隙与密封间隙缩小的同时，也会引起流体东西激烈震动的现象以及气封与转子之间强烈摩擦的现象产生。通常出现的气封与转子之间的摩擦有两种类别：一种是气封与转子之间出现的大弧度摩擦造成的元件磨损；另一种是气封与转子之间出现部分位置撞击造成的元件磨损。

三、解决离心压缩机振动的对策

3.1解决转子不平衡问题的对策

对于转子不平衡造成压缩机振动的情况，如果是因为转子质量不平衡，可以采用改变转子质量的方法让转子质量平衡，减轻压缩机振动情况。如果是由于转子在生产时就产生了弯曲，那么需要对转子进行校准，使其平衡。如果是转子由于过热产生的弯曲，可以采取低速盘车的方式来让转自平衡。而如果是转子的部件脱落或是产生损坏，可以停下压缩机对其进行检修。如果是转子上因为结垢的原因产生的不平衡需要对转子进行清洗工作。

3.2解决转子不对中问题的对策

由于转子不对中主要种类有三种，平行不对中，角度不对中和组合不对中，因此解决转子不对中的问题需要按照这三种类型的特征来解决。

四、离心压缩机的日常维护措施

离心压缩机出现振动故障不仅影响使用寿命还会影响生产效率，因此应该做好离心压缩机的日常维护工作，这样才能确保离心压缩机在工作中能及时运行。以下就来讲解离心压缩机的日常维护措施。

对离心压缩机定期监控其振动与位移的范围，通过听音、观察、检测等方法来判断设备的运行是否正常，确保设备在使用中的安全。定期检测离心压缩机的油质，并分析压缩机中各段内的压力、转速、温度以及流量等设备参数，以确定压缩机机组的工作点位置，对于偏离正常工作点的机组应进行相应的数据调整。还要随时监视离心压缩机的振动轴位移情况，还要认真做好观察记录，对于异常情况一定要及时分析和采取相应的调整措施。在对离心压缩机的日常维护中，还应检查机器各部位的防腐与保温工作，观察其是否完好，对于发现破损的地方也应及时的进行修复，并且还要时常保持离心压缩机设备的清洁卫生。离心压缩机的振动故障是较为常见的，做好离心压缩机的日常维护工作，对改善其故障和提高工作效率都有着很大的益处。

五、结语

离心压缩机在工作中可以高速运转的设备，而且它在运行时振动的产生也是不可避免的，但是对于离心压缩机来说其振动值超过规定的范围时，就会引起振动故障，照成机组静动件的摩擦以及磨损等，严重的还会引发事故。因此，应该积极针对离心压缩机的振动故障进行分析才行，文章就对离心压缩机使用过程中出现的故障进行分析，找出离心压缩机振动故障的原因，并给出故障维修的解决方法，确保今后离心压缩机的安全稳定运行。

参考文献：

[1]《离心压缩机的调节与保护》；王志清编著；机械工业出版社.

[2]《离心压缩机》；朱报帧，郭涛编著；西安交通大学出版社.

[1]高慎琴，化工机器[M].化学工业出版社，2008

[2]徐忠，离心式压缩机原理（修订本）[M].机械工业出版社，2010

[3]魏龙，常新忠等，离心式压缩机喘振分析及实例[J].通用机械，2009

作者简介：

李国聪，男，身份证号：2102821990****141x