离心式压缩机振动故障处理技术及常见故障

发表时间:2020/12/31   来源:《基层建设》2020年第25期   作者:张治国
[导读] 摘要:近年来,我国的各行各业的发展迅速,离心式压缩机是一种非常核心的设备,其运行的安全与稳定直接会对企业的效益产生影响。
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        摘要:近年来,我国的各行各业的发展迅速,离心式压缩机是一种非常核心的设备,其运行的安全与稳定直接会对企业的效益产生影响。比如,煤制油油品合成装置生产运行中,假如费拖合成装置某个系列由于离心压缩机故障出现非计划停车状况,那么可能给企业造成数百万甚至上千万的损失。因此,在离心式压缩机实际使用过程中,如何能够快速的辨识出故障发生部位以及原因,并采取措施进行防范和处理就成为了业界所关注的一个重要话题。
        关键词:离心式压缩机;振动故障处理技术;常见故障
        引言
        离心式压缩机在化工领域中的应用十分广泛,如果离心式压缩机在日常运行中出现故障问题,会极大降低设备运行的安全性。其中,离心式压缩机振动故障问题最为常见,直接影响压缩机运行平稳性、安全性。基于此,首先提出离心式压缩机振动故障产生原因,进而分析压缩机振动故障的处理方法。
        1转子不平衡故障
        1.1发生的机理分析
        离心式压缩机是旋转式机械设备,在其运行中如果转子出现了不平衡,那么就会引起压缩机振动。这主要是由于下面几种情况所导致的:①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;②在离心式压缩机组运行中,出现物料不均匀结垢或者是叶轮发生率磨损,就会引发转子不平衡;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。
        1.2故障辨识
        对于压缩机振动故障是不是由于转子不平衡所引发的,故障人员可以运用振动频谱图以及时域波形图来对其进行辨识。通过对转子不平衡故障发生的原因进行分析能够得知,如果转子质量不平衡,那么在其旋转过程中,转子每旋转一周,离心力就产生一次响应,即转子不平衡的表征是振动频率与转子的基频相等,也就是说振动频率等同于转速频率。基频成分的幅值明显占据主导地位,这是判断振动是否由不平衡引起的最重要依据。
        1.3处理方式
        对于转子本身存在的原始不平衡故障,需要进一步提升压缩机设计的合理性,选择使用高性能的材料以及加工工艺来对误差进行控制。对于由结垢和腐蚀引发的不平衡故障,可以在设计中融入一些减缓结垢或者腐蚀的措施,比如可以采用涂层技术来防止离心式压缩机叶片出现结垢。
        2重要性
        离心压缩机的叶轮与主轴之间的配合型式通常有带键和不带键两种型式,均为过盈配合,带键的过盈值会较小,不带键的过盈值会较大。同时,在轴向方向上,叶轮与轴套之间都会考虑热涨冷缩而预留一定的间隙值。当压缩机高速旋转时,温度会升高,叶轮离心力会增大,叶轮与主轴间的过盈值会因为叶轮的膨胀而变小,同时,还因为叶轮做功时会产生一定扭矩,如果此时过盈不足,叶轮与主轴就会发生相对滑动,造成叶轮不平衡位置发生改变,使压缩机轴系振动增大,甚至损坏压缩机。当过盈值严重不足时,带键配合型式的叶轮与主轴可能不会发生相对转动,但是,会产生叶轮的偏摆现象。叶轮的偏摆会引起回转效应,当偏摆角方向不变时,产生回转力矩方向也是固定不变的,对压缩机的振动不会产生影响,正如转子正常挠曲变形时叶轮产生的偏摆,此时,偏摆方向是不变的。但是,当叶轮因过盈严重不足时,产生的偏摆角方向是近似呈周期性改变的,产生的回转力矩方向也是周期性改变的,转子就会因该周期性改变的力矩发生振动。
        3离心式压缩机日常维护措施
        3.1及时更换压缩机密封材料
        很多离心式压缩机密封都是采用铝质材料,在压缩机快速运转过程中,会增加铝材的氧化腐蚀速度,清洗难度非常大,严重会导致机组密封部位变形和断裂情况,导致机组在运转过程中转子因为磨损严重而出现振动情况。

所以在日常维护当中,如果发现压缩机密封出现了变形或断裂情况,可以考虑使用四氟或其他材质代替,该密封材料不会产生氧化腐蚀问题,能够极大降低密封变形或断裂问题。
        3.2做好机组内结疤处理
        由于离心式压缩机在日常运行中转速非常快,在叶轮、隔板等位置很容易产生结疤问题,降低了压缩机设备的运行效率,导致转子运行失衡,缩短了设备的使用寿命。对于此类情况,要做好压缩机日常维护工作,定期向进口处加入清洗剂,借助设备的离心力即可将结疤清洗干净。但需要注意一点,压缩机的运行速度很快,直接加入清洗剂会造成叶轮损坏,所以清洗剂要通过高压液化之后再加入,让清洗剂可以均匀地进入到压缩机内部,保证设备的运行质量。
        3.3合理应用检修与维修设备
        离心式压缩机日常检修工作量很大,这是因为压缩机的检修空间限制,检修精度要求较高,对压缩机检修人员提出了更高的工作要求。因此要合理利用检修与维修设备和仪器。对于两轴同轴度问题,可以使用激光找正仪,确保机组中各个零部件误差在0.3mm以内。此外,还需要安装压缩机运行监测传感器,实时监测压缩机组的运行状态,第一时间发现压缩机运行的故障问题,提高设备日常运维质量,避免一些隐藏故障造成更多的故障问题。
        3.4加强压缩机日常监测
        离心式压缩机一旦出现了振动故障问题,轻则影响设备的生产效率、无法正常使用,重则造成安全事故。所以要注重压缩机的日常监测工作,确保压缩机正常运行的稳定性。主要的措施包括:①定期监测压缩机的振动幅度、位移情况,借助传感器监测、数据信息观察、听声等措施,分析压缩机在运行中是否处于正常状态,确保压缩机设备可以正常运行。②做好离心式压缩机油质状态检测工作,通过分析压缩机运行中的温度、压力、流量、转速等有关数据信息,明确压缩机工作点部位,将已经偏离的数据及时调整,提高压缩机设备运行的稳定性离心压缩机广泛应用于重工业的多个领域,离心压缩机的振动原因是多方面的,在日常维护中,及时准确的找出引起机组振动的原因,减少停车事故,可以提高大型离心压缩机组运行的安全性与可靠性,提高机组的运行效率,为国家和社会创造更大的价值。通过先进的检测仪表进行监控检测,是一种有效的、快速的方法,且该方法具有广阔的应用前景。③做好压缩机振动轴位移监测工作,记录其轴位移的数据信息,一旦出现了异常数据,必须要及时采取有效的应对措施。
        3.5重视报警信号
        离心式压缩机组都是高压带电设备,安全性非常重要。目前市场上主流的压缩机设备都配备有各种相关的保护措施,如电机保护、压力保护、温度保护等等。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之后,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。所以,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。
        结语
        当压缩机叶轮与主轴过盈量不足时,叶轮会产生偏摆,该偏摆角会使叶轮产生周期性变化的回转力矩,进而引起转子周期性的挠曲变形,这时,转子就会发生轴向和径向振动。叶轮的偏摆角度越大,转速越高,转子受到的回转力矩越大,转子产生的变形量也会也大,其中轴向方向变形量的增大会使轴向振动增大,而径向方向的变形量如果使不平衡位置发生改变和不平衡量增大,径向振动可能也会增大。故应避免叶轮与主轴过盈量不足的情况发生。
        参考文献:
        [1]彭德厚.压缩机操作工[M].北京:化学工业出版社,2014.
        [2]中国石油化工集团公司职工技能鉴定指导中心.石油化工离心式压缩机组施工及验收规范:SH/T3539–2007[S].北京:中国石化出版社,2007.
        [3]王书敏,何可禹.离心式压缩机技术问答[M].(第2版)北京:中国石化出版社,2010.
        [4]方佳浩.离心式压缩机振动故障处理技术及常见故障分析探讨[J].工程技术(文摘版),2017(2):40-41.
 
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