离心压缩机振动故障的分析和处理

离心压缩机振动故障的分析和处理

徐钢

国能包头煤化工有限责任公司  内蒙古包头  014010

摘要：在现代工业中，离心式压缩机作为一种常见设备，具有结构紧凑、效率高以及运行稳定可靠等特点，被广泛应用于化工生产、电力输送、冶金冶炼等众多领域之中。但由于其结构及工作原理等因素影响，一旦发生故障将直接导致整个机组无法正常运转，同时还会严重降低企业经济效益。为了避免这些问题出现，必须要采取一定方法来减少或消除离心压缩机产生的振动故障隐患。基于此，文章针对离心式压缩机振动故障展开研究与探讨，并提出相应的处理对策，旨在减少离心压缩机故障的发生率，确保机组安全高效地运行。

关键词：离心压缩机；振动故障；故障处理

引言

离心压缩机是天然气管道输送的关键动力设备，在管道生产现场应用广泛。近年来，随着经济的发展和政策的推动，我国天然气消费量逐年增长，对其输送环境提出更高的要求，保障离心压缩机的安全、平稳、高效运行也面临更大的挑战。作为离心压缩机轴封的核心组件，干气密封具有以气封气、非接触、气膜润滑、功耗低等特点，其密封效果直接影响着离心压缩机运行的可靠性。一旦密封性能受到影响，轻则会影响企业的生产效率，增加运行成本，重则还可能诱发安全事故，造成不可挽回的损失。因此，做好离心压缩机干气密封失效原因分析及运行维护管理，对于保障企业的生产安全和经济效益具有重大意义。

1离心压缩机工作原理

从机械做功的角度分析，压缩机内流体体积压缩和压力升高的关键部件分别是叶片与扩压器。扩压器通过流道面积的变化，实现流体动能向静压能的转化。在离心力的作用下，流体进入压缩机，通过高速旋转的叶片对流体进行做功。由于扩压器流道逐渐变大，此时流体的速度有所下降，但是旋转的叶片对流体继续做功，在叶片连续的运动挤压下流体的压力逐步增加。在这个过程中，机械能转变为流体压力能。从分子运动的角度分析，离心压缩机流体的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。为了达到缩短气体分子与分子之间的距离，提升气体压力的目标，采用气体动力学的方法，即利用高速旋转的叶片对气体进行做功，提高离心力下的压力，增加动能。然后当气体通过扩压器通道时，流道段逐渐增大，前气体分子流量降低、后气体分子不断向前流动，使气体的大部分动能转化为静压能，即进一步发挥增压作用。叶片速度越高，其对流体的做功就越多，它们之间是正相关的关系

2离心压缩机振动故障原因分析

2.1转子与定子之间的摩擦

转子和定子之间的摩擦也是离心压缩机出现振动故障的一种原因。在离心压缩机运行过程中，由于摩擦力的影响，在转子与定子接触部位产生磨损，并在严重时引发故障。转子与定子之间的摩擦主要来自以下两个方面：一方面，转子与定子的表面质量不均匀会导致接触面间隙较大。在机械运动的作用下，转子与定子直接接触的微观颗粒可能出现断层现象，同时产生振动和噪声，最终导致设备损坏。另一方面，在离心压缩机运行过程中，由于高速旋转产生的离心力，转子和定子之间的接触情况也会发生变化。在离心作用的影响下，密封性较差的离心压缩机部件可能会逐渐变形，沿弧形方向产生微小的位移，并在接触面产生不规则的摩擦力。这种摩擦力不仅会引发离心压缩机的振动、噪声和故障，还可能导致其他部件的损坏，严重时甚至引起整个机组的瘫痪。

2.2液体进入

液体进入干气密封内后，动静环端面在运转过程中将无法形成稳定、可靠的气膜，两端面会发生接触，导致出现干气密封故障。在实际运行过程中，液体进入主要有两种形式：①润滑油窜入，正常操作时隔离气应先于润滑油供应、后于润滑油切断，而误操作则会引起润滑油窜入；②烃类物质进入，由于密封气中的烃类物质温度低于露点温度凝结成液体，如果温度过低将使其凝结成液体并进入密封。这两种形式均会污染密封端面，导致密封失效。

3离心压缩机振动故障处理措施

3.1应用波纹管换热器更换冷却管

在离心式压缩机的运行过程中，若存在振动故障问题，应用波纹管换热器更换冷却管是一种可行的解决办法。波纹管换热器拥有双波纹管结构，可以提高换热效率、减小波动振幅、降低冷却水流压降，可以有效降低冷却管振动所带来的风险，并增强设备的稳定性和可靠性。对离心式压缩机中冷却管的更换工作，应该从两个方面进行处理，包括更换前的准备工作和更换后的检查工作。在更换前应该对其进行详细的测量和匹配，确定冷却管合适的型号和规格、准备必要的工具和所需材料、清洗并处理冷却管连接处的问题等。在更换冷却管的过程中，应先断开进出口管线，以及拆卸旧的冷却管。在卸除旧冷却管时应特别注意，避免损坏或污染机组的其他部件。然后，将波纹管换热器放置在原来的冷却管位置，并对管道进行连接。在操作过程中要认真检查和调整波纹管换热器的固定方式和高度，避免设备产生新的振动问题，确保更换后设备的运行稳定性。更换后，应及时启动设备进行检查，并对运行中的设备进行震动检测。在进行更换操作时注意细节，遵循正确的更换步骤，才能真正达到预防和处理振动故障的目的。

3.2改进运行操作方式

（1）保障稳定、连续的密封气源环境。为保证在密封面形成相对稳定的刚性气膜，需保持密封气源稳定性与连续性，不应有过大的压力和流量波动。压缩机启机时，应在密封气、隔离气正常投用后再进行润滑油系统开启等操作，并保障其有效发挥作用，避免润滑油进入干气密封内部。（2）定期清理、更换过滤器滤芯。为保证密封腔清洁，避免杂质进入密封腔内对干气密封系统造成不必要的损伤，需在日常中密切关注干气密封的过滤器压差，尤其关注差压出现上升的情况，并优化控制系统，确保其能准确识别过滤器滤芯的运行状态，定时对滤芯进行清理、更换。同时，还应根据运行情况做好过滤器切换，并及时对密封腔室排污的工作。（3）最大限度避免泄漏、干磨。泄漏量可实时反映密封的运行状态，其的变化说明密封端面形成的气膜在瞬时变化，应加强对泄漏量数据的监测，泄漏量超出预设报警值应及时汇报并查明原因。为防止密封干磨，应注意以下事项：①压缩机启机时应确保隔离气投用后再启动润滑油泵，停机时应在润滑油泵停稳30min后再切断隔离气；②投用或停用干气密封时，注意一级密封气、二级密封气、隔离气的投用/停用顺序，避免上下游反压；③严格控制启/停机频次，减少由此造成磨损的机会。

结语

综上所述，离心式压缩机振动故障是一个复杂而严重的问题，对离心压缩机的稳定性和寿命会产生巨大影响。经过本文的研究分析，离心式压缩机振动故障原因主要有转子不平衡和不对中、油膜振荡、转子与定子之间的摩擦、离心压缩机的旋转脱离及踹振等多种因素。在处理振动故障的过程中，可以使用各种方法和技术，尽早发现和解决问题，并及时进行维修和更换，以确保设备始终处于最佳状态。

参考文献

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