离心式压缩机常见故障分析及诊断路径

离心式压缩机常见故障分析及诊断路径

蒋红亮

二重（德阳）重型装备有限公司动能分公司 四川 德阳 618000

摘要：随着我国工业水平的快速提高，离心式压缩机作为压缩和输送化学生产中各种气体的重要设备，越来越多的出现在石油、化工、制冷等领域。由于离心式压缩机本身的工作特点，其运转状况、使用性能和寿命都与其安装质量有密切的联系。离心式压缩机由于具有单机处理量大，结构简单，占地较小，运行可靠，维修量小，对压缩介质的适应性广等优点，在现代化工企业生产中得到了更为广泛的应用，同时，离心式压缩机的正常运行对装置达产达标有着重要影响。所以，在日常的生产运行中，对离心压缩机组的规范操作、维护保养、故障判断分析和检修有着很重要的意义。

关键词： 离心式压缩机;故障分析

  离心式压缩机是单进气、双轴、齿轮式、四级等温压缩机，即各级间设有冷却器使压缩过程尽量接近等温压缩。其作用是增加循环气体的压力以维持反应器的流量，中间冷却器主要由空气、水组成，中间还有一定量的固体粉末。因此，所有与介质接触的部件，如内壳、叶轮等，都必须不易粘粉尘而影响压缩机的性能，导致压缩机的故障。所以应采用不同的轴封，以保证机器的稳定运行，减少能源和材料损失，避免污染，确保设备的安全。  

1 离心压缩机的工作原理

   离心式压缩机输送的主要介质是空气、氢气等化工工艺过程中所需的介质气，为后续工艺流程提供压缩介质气，是保持后续生产工艺正常进行的基本条件。离心式压缩机运转所需的主要组成部分一般由驱动设备：蒸汽轮机（电机）、中间传动设备：齿轮箱（耦合器）、对介质做功的工作设备：离心式压缩机等组成。离心压缩机组在大型化工企业生产过程中位于至关重要的核心位置，可以比作化工领域的动力心脏；虽然现阶段压缩机组性能基本都能达到设计要求，但从简单的机械运转到负荷开机这之间还有很多变量以及不利因素需要把控。如由于现场工艺条件无法达到设计要求，但急于投产以及操作不当导致的机组喘振会大大影响机组的使用寿命。

2 离心压缩机的重要性

   离心式压缩机在石化行业中的利用很广，作为关键核心设备，其运行中的安全与稳定与否和企业的生产能力、经济效益息息相关，所以要对其多发故障予以研究且运用有效的措施避免这些故障。振动故障属于离心式压缩机的多发故障之一，故障原理和症状并不完全对应，有时可能同时发生多个故障。需要确定并正确处理故障，员工不仅需要充分了解设备，还需要掌握相关振动故障的原理知识。离心式压缩机运行时，存在着机件之间的磨损，强化对离心式压缩机的维护保养措施，能够延长压缩机的使用寿命，减少故障的发生，提高离心式压缩机的运行效率。离心式压缩机发生的故障也比较多，选择具有代表性的几种故障进行分析，解决压缩机安全运行的问题。

3 离心压缩机的常见故障

（ 1 ）油膜振荡。

   离心式压缩机的油压和油温不正常时，也会出现振动和噪声。需要检查压缩机的各个加注点的油温、油压及润滑油系统的运行情况，发现异常情况立即处理。通过离心式压缩机各个组成部件的故障排除，启动压缩机进行验收，直到解除故障，才能恢复离心式压缩机正常运行的状态。加强实时监控最好增加机组的在线状态监测系统，仔细分辨转子运行状况不佳的特点。振动导致离心式压缩机组故障停机并非短时间形成，是由于长期振动且该情况日益加重从而对机组形成更严重的影响，因此既要安装并持续更新DCS等动态监测控制系统，运用控制系统对压缩机组重点部位各个振动指标的实时监测予以强化，又要掌控离心式压缩机发生转子对中与动平衡情况不佳情况时表现出的特点主要是分析压缩机振动时的振动频率特点，这样有利于及时察觉这两种情况，便于加强注意并防控。根据油膜压力与振值这两个指标是通常情况下分辨转子对中不良的办法，具体表现如下：离心压缩机工作期间，需时刻注意状态监测系统轴承油膜压力指标的改变情况，轴径与轴承下半的内表间隙和这项指标是反比关系，倘若压力值一直增大亦或一直变小，则表示间隙相应的在变小亦或变大，那么轴承对中不良。要时刻注意状态监测系统振动值，倘若振动值一直上升，则要马上测量相位，分辨有否出现转子对中不良。运用有效的方法预防油膜涡动与气流涡动两种危害的出现。

（ 2 ）转子不平衡。

   所谓转子不对中，主要指的就是在具体的安装过程中，驱动级和被驱动级之间的轴线并未对齐，或者是由于温度变化使得它们之间的轴心线产生了偏移和倾斜。在油膜涡动的时候，轴瓦不能得到充足的供油，从而就会使得轴瓦产生损坏和振动故障，这对于机组的长期运行是非常不利的。

（3 ）喘振故障。

   如果离心式压缩机发生喘振的现象，是由于多重原因引起的，逐一排查，直到解除喘振的情况，恢复压缩机正常运行状态为止。如果压缩机吸入流量不足，发生喘振，由于进气通道阻塞，进气阀开度不够，或者进气阀堵塞，针对具体的原因，解除堵塞物，提供可靠的进气，才能保证离心式压缩机的正常运行。如果压缩机出口气体系统的压力过高，可能是由于压缩机停机后，没有进行放空处理，气体倒灌，出口单流阀没有发挥作用，引起进气困难，影响到离心式压缩机的正常运行。也可能是由于出现特殊情况时，没有及时打开放空阀或回流阀，当井口流量减少时，需要查明原因，保证进气量。及时投用防喘振装置，使其发挥自身的作用，避免离心式压缩机喘振现象的出现。也可能是由于压缩机出口的止逆阀失灵，使出口的气体倒灌回来，影响到压缩机的正常进气，而发生喘振的情况。需要对止逆阀进行检查和调整，保证发挥单向截止的作用，避免由于转速降低或者压缩机停机后气体的倒灌。

（ 4 ）进气温度高。

  进气温度高可造成压缩机喘振流量增加而导致喘 振，喘振的发生会引起供气参数变化幅度增加而对工艺系统稳定性带来负 面影响，除此以外可引起噪声、压缩机轴变形、加快轴颈及轴承磨损、对 压缩机轴封及级间密封造成损坏而降低压缩机效率、对连接压缩机的其他 设备运行带来负面影响等。

4 故障排除措施

（ 1 ）轴承温度高的处理措施。

  轴承温度高的原因较多，包括润滑油 的问题如进油温度高、润滑油存在杂质、润滑油量不足、润滑油中含有水 等;处理这一问题时要对轴承使用磨损情况进行检查，当发现油楔卸油槽 被堵塞时要扩大卸油槽被以确保卸油效果;对轴承的配合间隙进行检查，  当发现轴承间隙过小而引起油膜形成效果差，轴承磨损引起卸油槽缩小、 堵塞而引起轴承温度升高时要及时调整轴承间隙。进油温度过高，及时调整冷却系统，加大冷却力度;润滑油中含有过多杂质，使得润滑效果降低，需要定期收集润滑油样品进行质量检测分析，发现问题及时排除或者更换润滑油型号;润滑油进量不足，无法实现理想润滑效果，及时加大进油量;推理轴承或推力盘安装不到位，需要及时对相应部位作出拆检检查，确保各部位安装到位。

（ 2 ）针对油膜震荡的处理措施。

   油膜振荡基本上是受到油膜涡动的油膜力引发的自激振动现象，这种现象的出现将导致离心压缩机的转速不断上升，当瞬时振幅突然上升导致局部油膜破裂时，轴承与转子由此受到很强的冲击，系统配件被破坏。喘振基本上是受到压缩机转速变小但出口压力并没有亦或压缩机进气压力变小等情况的影响，入口管网阻力由此变大而使压缩机处理气流量变小。倘若处理气流量忽然变小，在压缩机流道中出现气流涡动或叫气流回流，致使管网压力较出口处压力大，再加上入口气量遭受阻碍，便会发生出口气倒吸至压缩机的情况；倘若倒流至压缩机处的入口气使管网压力减小，则会导致整个流量由气体漩涡区占领，这会引发压力与流量的周期性脉动，加剧压缩机组的振动情况。为消除油膜震荡的影响，  需选用具有 良好抗振性能的轴承;对轴承瓦工作面上单位面积承受载荷进行调整，提 高轴颈偏心率;对油温进行调整，减少油的粘度，从而增加轴颈在轴承上 的偏心率，为轴颈稳定运行提供保障;控制轴承顶隙及侧隙。

（3 ）旋转失速、喘振的处理措施。

   根据频谱成分可判断旋转失速，针 对叶轮存在的旋转失速，可对导叶的开度进行调整从而增加进气量;针对 机组轴系旋转分离、不平衡而引起的喘振停车，可停车后高速动平衡压缩 机转子，动平衡增速机高速齿轮轴，使其平衡状态恢复正常，从而消除由 于不平衡引起的高振。减小运行速度，这样做能够使出口压力有所减小，使气流涡动不会出现喘振现象。设置出口旁路。把多余气量返回机组入口处，这样做能预防气量变少而出现的喘振现象。定时对压缩机气体出入口动态监测仪表的工作状态进行检查，以保证喘振和报警联锁和紧急停车联锁的可靠性。

（4 ）针对电动机过载的处理方法。

   针对转子动平衡问题引起振动较大 而导致的电动机过载，需要对转子动平衡进行校正;针对冷却器气侧排水 不长引起蜗壳进入油、水导致负荷大而对叶轮造成损害，需要对气侧排水 管道进行定期检查及疏通;针对功率表不匹配变压器及电流互感器、电流 表与功率表存在过大误差的问题，需更换合适的功率表;针对压缩机吸入 气体压力过高、温度过高的问题，需对冷却水的压力进行检查，检查是否 存在冷却器堵塞;针对排气压力低、流量大的问题，可对出口阀门进行调整，增加出口阻力从而让排气压力得到提高，让流量降低。

结语:

   总而言之，离心式压缩机的使用范围相对较广，涉及了石油、化工、机械等多个不同的行业。也正因为离心式压缩的应用行业范围相对较广，所以，对于离心式压缩机故障诊断技术的研究具有非常重要的现实意义。通过对离心式压缩机的故障分析，有效地解决了离心式压缩机运行中的问题。不断提高离心式压缩机的运行效率，以保证输送介质压缩的需要。

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蒋红亮，男，工程师，1997-1999年在重庆大学机械设计与制造专业进修，2008年3月-2008年7月在西安交大能动系进修，现为二重（德阳）重型装备有限公司动能分公司动力车间，长期从事动能设备运行和维修管理工作。