离心压缩机振动故障分析及处理措施研究

离心压缩机振动故障分析及处理措施研究

刘亚

盛虹炼化（连云港）有限公司  江苏省连云港市  222047

摘要：离心压缩机现实应用十分普遍，尤其是在石化行业中具有重要的应用，如果发生故障会直接影响生产，后果严重。振动故障在离心压缩机中有较高的故障发生率，需要尽快找到故障原因，采取有效措施消除故障，恢复离心压缩机的正常运行。文章首先介绍了离心压缩机的结构及工作原理，然后对离心压缩机振动故障原因进行了分析，最后针对故障原因提出有效的处理措施。

关键词：离心压缩机；振动故障；原因；处理措施

引言：离心压缩机运行期间容易发生振动故障，主要原因是转子、轴承瓦方面，造成离心压缩机运行过程中出现异常表现，影响其正常使用。转子不平衡、转子不对中等作为离心压缩机振动故障主要原因，需要设备维修人员在发现离心压缩机出现振动故障后积极寻找原因，并采取有效的处理措施消除振动故障。

一、离心压缩机结构及工作原理

   离心压缩机主要结构包括两部分，分别是转子和定子。转子有主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等部件组成。定子由壳体、梳齿密封、隔板等部件组成。离心压缩机工作原理是通过转子高速旋转带动叶轮对介质做功，利用了离心升压作用及降速扩压作用在叶轮和扩压器流道内将机械能转换为气体压力能。

二、离心压缩机振动故障原因分析

（一）转子不平衡

    转子不平衡是引发离心压缩机振动故障的常见原因之一，由转子几何中心与转子质量中心无法重合导致，可能是转子结构损坏或者转子叶轮损坏引起。另外，离心压缩机的转子部件因为长时间使用而结垢、部位发生位移、部件脱落等，也可能引起离心压缩机振动故障[1]。转子不平衡引起的离心压缩机振动故障主要表现为离心压缩机的转动频率比转子固有频率小时，转动频率越快振幅越大。而离心压缩机转动频率比固有频率大时，振幅会随着转动频率的增加而逐渐接近定值。

（二）转子不对中

    离心压缩机振动故障经常因为转子不对中引起，一般与转子负荷有关，因为负荷较小轴承出现最大振动一般紧靠联轴器两端的轴承。转子不对中可能因为运行中基础沉降、热膨胀、变形导致[2]。另外，离心压缩机的转子安装精度低也可能引起离心压缩机振动故障。转子不对中有垂直不对中、水平不对中两种具体情况，需要具体问题具体分析。

（三）转子永久性弯曲

    离心压缩机振动故障可能由转子永久性弯曲引起，导致离心压缩机工作过程中出现剧烈振动，主要的故障表现是一倍频严重增加。离心压缩机的转子发生永久性弯曲的情况，通常是因为离心压缩机较长时间没有工作，并且没有根据相关规定及操作规范按时盘车[3]。另外，转子局部受到急剧的加热或冷却时会与周围部位出现较大的温度差，受热部位的热膨胀受到约束并产生较大的热应力，热应力值超过转子材料屈服极限时会出现压缩塑性变形。温度均匀后转子会出现残余拉应力，但是塑性变形并不会消失，导致转子永久性弯曲。

（四）轴承瓦问题

    离心压缩机振动故障的发生可能是因为轴承瓦间隙过大、瓦块损坏、瓦内进入异物等原因引起。

（五）旋转失速

    离心压缩机工作过程中，如果改变了工艺条件，可能减少了气体进入压缩机的量，从叶片凹面冲击进入，增加了冲角，会在叶片的速度面形成涡流区，引起附面层的脱离。此时，有较多的旋涡对叶片工作面形成冲击，流道有效工作面积减少，气流需要向其他流道进入，形成的气团转速发生反向传播，引起振动。气流减少到一定程度后会进一步加强失速现象，气流脉冲加大，离心压缩机振动剧烈，称为喘振。

（六）梳齿密封气流激振

    离心压缩机的轴端密封通常形式为梳齿密封，进入离心压缩机的气流以一种复杂的立体运动在密封梳齿间进行流动。离心压缩机的转子在涡动的时候，梳齿入口处即使有均匀的压力，但是因为出口处的环向压力分布不均匀，依然会产生在转子上作用的合力，造成转子稳定性被破坏，引发气流激振。梳齿密封气流激振一般是密封间隙不均匀、操作不当、转轴弯曲以及轴瓦等部件磨损原因引起。

三、离心压缩机振动故障处理措施

（一）转子不平衡处理措施

     转子不平衡引起的离心压缩机振动故障，在处理时首先需要对转子进行除垢，然后检查转子是否有移位或者脱落情况，如果有及时恢复，如果没有则需要对转子进行动平衡，检查离心压缩机运行时是否还有振动[4]。其次，如果离心压缩机在工作中突然出现振动，需要停止离心压缩机的运行，经过检查后发现是转子不平衡问题导致，可以对转子进行更换，同时将隔板道异物清理干净。对更换下来的转子进行仔细检查，观察有无结构损坏。最后，离心压缩机工作过程中的气体质量也需要适当提高，同时需要对气体中微小颗粒含量进行减少，减少叶轮及管道结垢、机械冲击，降低转子不平衡危害。

（二）转子不对中处理措施

    离心压缩机因为转子不对中而出现振动故障时，维修人员需要对转子的主动轴、从动轴进行重新找正，根据心理压缩机的图纸对中曲线，将转子对中值恢复到合格的范围内，控制在规定的误差范围内

[5]。另外，维修人员需要检查离心压缩机是否有基础沉降、热膨胀、变形情况，对于出现上述情况的心理压缩机，需要更换出现问题的零部件，以此才能恢复离心压缩机的正常运行。维修过程中如果没有发现转子的质量问题、变形问题，则需要将转子拆除下来并重新安装，解决安装精度引起的振动故障。

（三）转子永久性弯曲处理措施

    离心压缩机发生振动故障以后，维修人员需要及时停车进行检查，检查后发现离心压缩机的转子出现永久性弯曲，需要更换新的转子。

（四）轴承瓦处理措施

    离心压缩机维修人员在检查其振动故障时，如果发现离心压缩机前后径向轴承瓦间隙过大，则需要重新调整轴承瓦的间隙，恢复到规定值。如果发现离心压缩机的轴承瓦出现损坏，对于较小的损坏可以采取修复方式，修复后继续使用。如果轴承瓦的损坏比较大，一般不修复，直接更换新的轴承瓦即可。维修人员检查离心压缩机振动故障时，观察到轴承瓦中有异物时，需要将异物取出，并对整体轴承瓦进行全面的查看，检查是否有其他异物，重点检查油过滤器至轴承瓦之间的部分。

（五）旋转失速处理措施

    离心压缩机因为旋转失速引起喘振的情况，在处理喘振时主要采取的措施是对离心压缩机的转速进行改变、调整，让离心压缩机高效运行，对离心压缩机的工作区稳定性进行提升。

（六）梳齿密封气流激振处理措施

    对离心压缩机因为梳齿密封问题形成气流激振进行处理时，首先需要检查密封间隙是否均匀，如果存在不均匀情况则需要重新调整。然后需要检查转轴是否出现弯曲情况，轴封及轴瓦有无较大磨损等，必要时直接更换转轴、轴封、轴瓦。不需要更换时需要做好润滑、防腐操作，避免其运行中过度磨损。

四、结论

    综上所述，离心压缩机振动故障十分常见，故障主要原因包括转子不平衡、转子不对中、转子永久性弯曲、轴承瓦问题，需要根据引起振动故障的原因采取有效的处理措施，尽快消除振动故障，让离心压缩机正常运行，保证其工作效率与质量。

参考文献：

[1]佐亮.离心压缩机振动故障原因分析与处理措施探讨[J].中国设备工程,2021(17):61-62.

[2]刘尚明.离心式压缩机振动故障分析及处理措施研究[J].山东化工,2021,50(07):111-112.

[3]杨叶.多轴式离心压缩机振动故障的分析处理及预防[J].南方农机,2020,51(24):93-94.

[4]李进龙,魏万军,赵旭科.级间抽加汽式离心压缩机平衡管振动大原因分析及处理措施[J].神华科技,2019,17(07):74-75+89.

[5]赵欣.石化企业离心式压缩机振动故障原因分析及处理措施[J].化工设计通讯,2017,43(07):132.