离心式压缩机振动原因分析

离心式压缩机振动原因分析

隋树文

国能乌海硝铵有限责任公司，内蒙古乌海市016000

【摘 要】由于化学工业的发展，各种大型化工、煤化工基地的建立，离心压缩机就成为压缩和输送化工生产中各种气体介质的关键机组，在整个装置系统总占有极其重要的地位，其运行的安全与稳定直接会对企业的效益产生影响。离心式压缩机在高速运转过程中主要故障之一就是出现超限振动的问题，这种现象会对压缩机的使用产生严重的安全隐患，本文简要分析了离心压缩机出现振动过大的主要原因，并对其故障原因提出了相应的处理对策。

【关键词】离心式压缩机、振动、临界转速

1 离心式压缩机产生振动问题的主要分析

1.1 临界转速

随着机器转动速度的逐步提高，在大量生产实践中人们觉察到，当转子转速达到某一数值后，振动就大得使机组无法继续工作，似乎有一道不可逾越的速度屏障，即所谓临界转速。

当转子的工作转速接近其临界转速时,就要发生共振,这是产生极大振动的主要原因之一，转子的临界转速除取决于转子本身的结钩、尺寸、材质等，还受轴承的位置、形式和工作条件等因素影响。

 当转速达到一定数值振幅还未上升到危险程度时，迅速提高转速，振幅会降下来。换句话说，转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。需要说明的是，从严格意义上进，临界转速的值并不等于转子的固有频率，而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。因此，在转子设计时，应保证工作转速相对于其临界转速有足够的避开率。

实际上离心机实际运行状态下的临界转速与制造厂给定的设计值存在一些偏差，因此需在现场利用升降速过程和超速过程中实测得到。

1.2 喘振故障

喘振是离心式运行中非常常见也非常严重的一个问题，喘振是由于压缩机旋转失速进一步发展所导致的。在压缩机运行过程中，伴随着其负荷的降低，进气流量趋于设计的边界时，被压缩的气体会脱离叶轮或扩压器的流道表面，带来显著的冲击损失。这样不但会导致压缩机组的运行效率出现下降，同时也会使压缩机组的出口气体压力发生下降，导致管网中的气流在压力差作用下发生回流，最终导致压缩机以及管道的剧烈振动。

在当前的压缩机中，自动化、智能化技术的运用，过临界转速、消除喘振伤害通常是由系统自动来控制实现的。

1.3转子不稳定

材料自身存在的缺陷，技术差等各方面因素是导致离心式压缩机振动故障现象发生的主要原因。在生产制造离心式压缩机时，假如转子结构的质量无法满足绝对性转子平衡要求，将会增加结构出现偏差的几率。由于转子在长期旋转的过程中，因为受到周期性离心力的影响，致使轴承荷载的增加，最终导致振动现象的出现。经过长期的实践应用发现，致使转子产生不稳定现象的因素主要有以下两方面，因此，需要设备设计、制造者要满足设备使用安全可靠、运转高效、操作维修方便及变工况流程适应性强的离心式压缩机。

1.3.1 如果制造离心式压缩机选择的材料耐磨性较差的话，那么离心式压缩机就会早长期使用后出现严重的不平衡现象。

1.3.2 轴承特性对振动影响。轴承是提供转子系统阻尼的主要来源。

阻尼的大小不仅对振动系统的稳定性有直接的影响，而日对振动响应

峰值也有很大的影响。轴承的动力特性不仅与轴承的几何尺寸有关，而且还与轴承型式、流体介质和流动状态、线性与非线性计算方法等因素有关。

1.4 转子不平衡

离心式压缩机是高速旋转的机械设备，其在运行中转子出现了不平衡，就一定会引起压缩机振动。

以下三种情况会导致转子不平衡：

1.4.1离心机生产厂家因为转子原材料以及生产工艺存在问题，导致转子本身就存在不平衡，这主要是制造的问题。

1.4.2 在离心式压缩机组运行中，出现结垢的物料或者是叶轮发生损伤，通常会引发转子不平衡。

1.4.3 压缩机零部件发生损伤性脱落或者外部异物的进入，引发转子不平衡。

1.4.4定子部件与转子部件间隙过小，产生摩擦，转子受摩擦而局部升温而产生弯曲变形，造成转子不平衡，产生破坏性的振动。

1.4.5 联轴器故障或联轴器螺栓重量不一致也会造成转子不平衡。

1.5转子不对中

在离心式压缩机组实际运行中，转子不对中也是其振动故障发生较为常见的原因。导致转子不对中的因素主要有安装质量、管道应力、运行温度大范围变化以及检修因素。即使离心式压缩机组的转子进行了正确安装，如果在实际的使用过程中，操作人员操作不当或者压缩机本身的负荷过高，那么都可能会导致转子位置发生一定的偏移，从而破坏其对中，引发不对中故障。

1.6油膜振荡

油膜振动属于高速滑动轴承中比较特殊的缺陷问题，主要是由油膜力引发的固有振动，一旦油膜出现振动情况，在输入能力比较大的情况下，会使转子，甚至压缩机本身产生破坏性的损伤。

2 避免或减少振动危害的措施

2.1定期进行检修

任何设备都要进行定期的检修，尤其像离心式压缩机这样的核心设备，定期检修更是非常有必要。一般情况下，需要对离心式压缩机的工作环境以及配套设备具体情况进行有针对性的判断和评估，

按照压缩机使用说明书或者设备制造厂家建议制定有效的定期检修周期，通常根据压缩机的运行情况，还需要对压缩机进行定期的保养，更换易损件、检查转子对中情况，确认轴承磨损、轴承座松动或压缩机的基础松动情况；定期分析润滑油质量情况，发现润滑油变质做到及时更换。

因此，及时和定期的进行压缩机的检修保养是保证其正常运行的必要手段。

2.2重视报警信号

离心式压缩机组都带有各类检测探头，有振动探头、位移探头、测温探头等。因为操作人员的专业性不足或者不重视等原因，调查中发现过很多工作人员忽略保护信号甚至重置设备保护信息的问题。而往往是一些问题没有被及时发现和排查，导致整个离心式压缩机设备由一点小问题产生了最后的大问题，严重的可能导致压缩机直接损坏，引发整个生产系统无法运行甚至产生安全事故的情况。

因此，发现异常信号要及时记录和反馈，认真排查故障，保证压缩机良好健康的运行。

2.3 信息化、数字化监控手段

我国已经进入信息化、数字化的时代，任何设备的监控都可以采用信息化、数字化的手段，尤其是压缩机的运行状态监控，可以采用信息化的方式，对离心式压缩机施行实时的监控。同时也可以对于关键的零部件要加入实时监测，一旦压缩机出现问题或者核心设备出现问题，那么相关系统就会立刻进行警报并进行记录，帮助检维修人员第一时间掌握压缩机的工作情况，对于确保压缩机的稳定运行提供最可靠的帮助。

结束语

综上所述，为了降低离心式压缩机运行故障发生的几率，促进离心式压缩机运行效率的进一步提高。必须加强离心式压缩机振动故障发生原因分析，并以此为基础制定切实可行的离心式压缩机维护保养措施，保证离心式压缩机始终处于正常稳定的运行状态。

离心式压缩机在长期运用后出现振动问题，将会影响离心式压缩机出现质量问题，因此技术人员也需要针对常见问题制定一些技术措施，从而提高离心式压缩机长期稳定运行。

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