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离心式压缩机振动故障原因分析及应对措施

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：高宇鹏

[导读] 摘要：离心式压缩机是一种大型机械设备，其在石油化工、冶金制造、能源动力等诸多领域都有着广泛的应用。

        陕西延长石油安源化工有限公司陕西神木 719300
        摘要：离心式压缩机是一种大型机械设备，其在石油化工、冶金制造、能源动力等诸多领域都有着广泛的应用。该机械设备具有转速高、功率大、制造精度高等方面的特点，但同时在运行的过程中也容易出现故障问题，其中最常发生的是振动故障，对离心式压缩机的使用寿命及运行效率都会产生较大的负面影响。因此探究离心式压缩机的振动问题及应对策略具有重要意义。
        关键词：离心式压缩机；振动故障；原因分析；应对措施
        1 离心式压缩机的工作原理
        离心式压缩机主要有叶轮、转子、轴承等部分构成，在其运行的过程中，气体从外部进入设备内部之后，转子会进行高速转动，带动叶轮进行高速转动。在气体旋转做功的过程中，压力不断提升，达到所需压力后，气体从排气口排出设备。离心式压缩机运行中会重复上述过程，直到满足实际生产需求为止。简单来讲，就是进入压缩机的气体被高速转动的叶轮不断压缩以获取所需的压力能和动能。
        2 离心式压缩机特性及发展现状
        2.1 离心式压缩机的特性
        通过压缩气体可以将气体压力不断的提高，方便进行压缩机的分类。一般将压缩机分成两种形式。一种是容积式的压缩机一种是透平式的压缩机。通常将容积式的压缩机用在流量比较小的工作中去，但是大流量的工作状况就要使用透平式的压缩机。并且透平压缩机还可以分成好几种类型，根据不同的工作情况可以选择与工作情况相符的压缩机进行工作，这样既可以使生产得到满足还可以保证设备进行最优的运行。在工业中广泛的应用离心压缩机，是因为离心压缩机可以充分的提供压缩气体。尤其是进行重大工业设备的安装还有输送气体的过程中，利用最核心的设备之一就是离心压缩机，它也是验证我国装备制造水平的一个重要因素。将机械能转化成为气体，可以通过叶轮对于气体进行有效的转化，并且在叶轮还有扩压器的流道内可以通过离心的特性来完成，而且离心式的压缩机还具有许多的优势，比如它的体积小占用不了多少土地，并且本身也比较的轻便方便挪动，它的运行效率比较的高，并且运送的气体也不会轻易的被油气污染，这些都是压缩机的优势。正因为其具有这些种种优点，所以被许多生产企业广泛的应用，特别是在石油化工等这些重工业中，离心压缩机是整个生产装置的核心设备，起着非常重要的作用。
        2.2 离心式压缩机的发展现状
        2.2.1 理论算法的演变
        在以前相关的设计算法还不能够利用计算机技术完成的时候，由于这一客观的因素，没有办法直接用数学的方法来进行离心压缩机性能的分析，因此那个阶段只能使用简单的几何设计以及二维设计来进行。但是随着时代的进步，科学的发展，互联网也越来越发达，所以设计的依据也就跟上了时代的步伐，一些科学家提出的相关理论，更是促进了离心压缩机现代化的发展，主要就是将复杂的问题简单化，既让离心压缩机使用起来更加的方便，又可以提高离心压缩机在工业生产中的效率。这一成果还是得益于将离心压缩机的设计方法从传统的几何设计到现在的三维气动设计的转变。
        2.2.2 控制系统的发展
        随着压缩机自身性能需求的不断改变压缩机的自动控制系统也在不断的升级。以前，初步实现机组的集中监视以及操作控制，都是借助气动以及电动的模拟仪表进行的。随着时代的不断发展到了60年代的时候，进行过程控制以及开始使用计算机。这一时代过了十年以后，为了新型的控制系统的研发，大规模的集成电路就出现了，并且还随着制造出了许多的微处理器。发展到现在微处理计算机技术变成了32位以及64位，互联网技术也在不断的发展，尤其使数据通讯网络技术，可以把分散的系统进行有效的集中，方便与信息的交流与沟通，使信息操作管理集中化的目的有效的实现并且将分散的情况科学的解决。这些技术的快速发展，都为离心压缩机控制系统以及开发研究提供了理论基础还有技术性的指导作用。现在现场的大型离心式压缩机组的控制需求完全可以依赖于机组的控制系统。

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        3 故障处理对策
        3.1 稳定转子平衡性
        造成转子不平衡的原因很多，针对不同的原因，必须采取不同的预防措施。由于未在旋转体的几何轴上设计旋转体重心的问题，所以可以使用动平衡方法来消除或增加重量，并根据振动模型曲线的线性化原理来使用柔性转子平衡。在旋转体的几何轴设计中，由于挠性转子无法自身平衡，因此必须通过对表面进行额外加工来保证平衡性，并且需要注意避免零件未对齐导致的表面不匹配，应一同加工来保证一致性。
        3.2 纠正转子对正
        为纠正转子对正度，应尽可能改善工作条件，定期清洁转子表面涂层，以确保没有灰尘覆盖；定期清洁导液叶轮，以确保没有结露或污垢；适当调整转子的运动参数，以确保转子弯曲度不超过极限值并且部件的连接稳定，组织专家团队来进行转子对正操作。
        3.3 升级压缩机气密措施
        当前主流的离心式压缩机组中空气密封材料一般使用铝制品材料。这种类型的气密措施在长期使用后，容易发生氧化和腐蚀现象。气密部位难以做到彻底清洁维护，随着时间推移离心压缩机的气密结构便会变形甚至破裂，导致转子运行中的摩擦振动逐渐明显，出现异常的故障。为了防止此类气密措施失效故障，应对气密材料技术进行改进，研究表明，聚四氟乙烯材料拥有反应惰性，可以有效地防止氧化腐蚀，防止气封变形，并减少异常振动的频率。
        3.4 提高检修流程质量
        离心式压缩机的维护不仅工作量大，而且由于维护空间小，还要求高水平的测量精度。因此，需要工程技术专业且负责任的维护团队。维护人员可以使用激光对中器来使设备维护误差控制在0.02mm之内，并且通过在离心压缩机中安装检测系统，实现对单元运行状态的实时监控，及时发现压缩机运行中的不稳定因素，避免事故的发生，提高维修质量。
        3.5 喘振
        喘振是所有振动问题中对离心式压缩机伤害最大的一种，其产生的机理因某种故障导致压缩机流量过小，导致气体打不出去，出口管网中的高压气体会倒流向压缩机内，引发周期性的轴向低频大振幅的气体振荡。这种振动问题的特点为压缩机进出口流量和压力出现大幅度波动、电机功率的波动幅度较大、运行过程中伴有较低嗡鸣声。针对此类问题，解决方法是在设计阶段合理设置各级之间的流量系数、装设具备转动功能的导叶或是安装防喘振气阀。
        3.6 加强维护措施
        离心压缩机的振动干扰会严重影响机器的正常使用、寿命和生产效率。因此，为了确保离心压缩机的稳定运行，有必要对离心压缩机进行日常维护。一是定期监测离心压缩机的振动幅度和排量范围，通过参数排查、数据分析和声音判断方式来检查离心压缩机是否处于正常工作状态，确保机器的正常运转。二是严格检查离心压缩机的润滑模块油质，分析压缩机的相关运行设备参数，确定机组工作点的位置，并针对偏离正常中心的模块进行位置调整，稳定运行单元并核实数据。三是监视离心压缩机振动轴的位移情况并加以仔细观察记录，若发现数据异常，必须及时采取有效措施。四是检查机器各部分的绝缘情况，确认日常防腐工作是否已完成。发现污渍应及时清理以确保设备的正常运转。
        结束语：
        综上所述，离心式压缩机在许多领域的企业生产中都发挥着重要作用，为了避免其出现振动问题，影响到生产效率及其使用说明，应该做好检修维护工作，同时针对各类振动故障采取合理有效的解决措施，提高设备运行水平。
        参考文献：
        [1]祁金青. 王莉. 李旭昆. 离心式压缩机振动故障发生的原因及相应处理建议研究[J].化工管理，2015（29）：109.
        [2]刘闯. 浅谈离心压缩机振动故障的分析与处理[J].纳税，2017（22）：187.