離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障及應(yīng)對(duì)措施探討

胡壯(中化泉州石化有限公司,福建泉州362103)

離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障及應(yīng)對(duì)措施探討

胡壯(中化泉州石化有限公司,福建泉州362103)

離心式壓縮機(jī)對(duì)于天然氣凈化處理與輕烴生產(chǎn)等石油化工裝置來(lái)說(shuō)，是十分關(guān)鍵的設(shè)備。倘若它發(fā)生轉(zhuǎn)子平衡情況不佳、油膜振蕩、喘振等故障，將導(dǎo)致油氣生產(chǎn)發(fā)生重大經(jīng)濟(jì)損失，更有甚者還會(huì)在生產(chǎn)中出現(xiàn)安全事故，所以保障離心式壓縮機(jī)的安全及其平穩(wěn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行，是油氣生產(chǎn)過(guò)程中需要關(guān)注的重大問(wèn)題。在此，就離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障出現(xiàn)的原因、預(yù)防及應(yīng)對(duì)措施展開(kāi)介紹。

離心式壓縮機(jī)；振動(dòng)故障；原因；預(yù)防及應(yīng)對(duì)措施

1 離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障發(fā)生的原因

1.1 轉(zhuǎn)子運(yùn)行情況不佳

在壓縮機(jī)安裝、檢修時(shí)因裝配誤差及材料缺陷等因素導(dǎo)致其振動(dòng)值上升甚至超出上限，由此引發(fā)機(jī)組振動(dòng)故障，是引發(fā)壓縮機(jī)振動(dòng)故障最多的原因，具體表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子平衡情況不佳與轉(zhuǎn)子對(duì)中情況不佳兩種故障現(xiàn)象。

1.1.1 轉(zhuǎn)子平衡情況不佳加重機(jī)組振動(dòng)。

（1）離心式壓縮機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，轉(zhuǎn)子極有可能會(huì)遭受加工技術(shù)、裝配誤差與材料質(zhì)量不均勻等情況的影響，所以旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)子均無(wú)法達(dá)到絕對(duì)平衡狀態(tài)，縱使轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心兩者的偏心距處于允許范圍內(nèi)，依然會(huì)出現(xiàn)軸承受周期性離心力的影響出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。

（2）倘若壓縮機(jī)由于生產(chǎn)原因長(zhǎng)周期不間斷工作，轉(zhuǎn)子不平衡將導(dǎo)致處理介質(zhì)內(nèi)的粉塵顆粒在轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)不均勻結(jié)垢現(xiàn)象，并加劇不平衡狀況。

（3）長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)期間工藝氣體內(nèi)的雜質(zhì)會(huì)致使葉輪出現(xiàn)物理磨損，且工藝氣體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)更會(huì)使葉輪受到或多或少的化學(xué)腐蝕，葉片強(qiáng)度由此下降，葉輪損壞后脫落的異物可能卡塞在葉輪的級(jí)間密封處，引發(fā)葉輪動(dòng)平衡不良和動(dòng)靜部分的碰磨，這將加劇轉(zhuǎn)子平衡情況不佳的情況，致使離心壓縮機(jī)組振動(dòng)更為明顯。

1.1.2 轉(zhuǎn)子對(duì)中情況不佳加重機(jī)組振動(dòng)。

（1）機(jī)組設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，由于熱膨脹運(yùn)算誤差導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不對(duì)中情況的出現(xiàn)，從而致使壓縮機(jī)振動(dòng)的加劇。

（2）壓縮機(jī)安裝及檢修過(guò)程中的對(duì)中不夠精準(zhǔn)以及機(jī)組基礎(chǔ)沉降等原因，致使壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中振動(dòng)加劇。

（3）沒(méi)有導(dǎo)向系統(tǒng)致使承載后發(fā)生變形現(xiàn)象，最終導(dǎo)致對(duì)中不良而使振動(dòng)加劇。

以上三個(gè)原因均會(huì)造成離心式壓縮機(jī)工作時(shí)出現(xiàn)缸軸線之間對(duì)中情況不佳的情況，從而增加機(jī)組各個(gè)缸體出現(xiàn)軸向與徑向上的交變力，導(dǎo)致機(jī)組的振動(dòng)值上升，振動(dòng)值上升會(huì)加劇轉(zhuǎn)子不對(duì)中的情況，終導(dǎo)致壓縮機(jī)組振動(dòng)更加劇烈，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)聯(lián)鎖停機(jī)故障。

1.2 渦動(dòng)現(xiàn)象

渦動(dòng)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致兩種壓縮機(jī)振動(dòng)故障的發(fā)生，即油膜振蕩與喘振。油膜振蕩由油膜渦動(dòng)造成，喘振則由處理氣流渦動(dòng)造成。

（1）油膜振蕩基本上是受到油膜渦動(dòng)的油膜力引發(fā)的自激振動(dòng)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)將導(dǎo)致離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷上升，當(dāng)瞬時(shí)振幅突然上升導(dǎo)致局部油膜破裂時(shí)，軸承與轉(zhuǎn)子由此受到很強(qiáng)的沖擊，系統(tǒng)配件被破壞。

（2）喘振基本上是受到壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速變小但出口壓力并沒(méi)有亦或壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力變小等情況的影響，入口管網(wǎng)阻力由此變大而使壓縮機(jī)處理氣流量變小。倘若處理氣流量忽然變小，在壓縮機(jī)流道中出現(xiàn)氣流渦動(dòng)或叫氣流回流，致使管網(wǎng)壓力較出口處壓力大，再加上入口氣量遭受阻礙，便會(huì)發(fā)生出口氣倒吸至壓縮機(jī)的情況；倘若倒流至壓縮機(jī)處的入口氣使管網(wǎng)壓力減小，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)流量由氣體漩渦區(qū)占領(lǐng)，這會(huì)引發(fā)壓力與流量的周期性脈動(dòng)，加劇壓縮機(jī)組的振動(dòng)情況。

2 離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障預(yù)防與應(yīng)對(duì)措施

（1）加強(qiáng)實(shí)時(shí)監(jiān)控最好增加機(jī)組的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，仔細(xì)分辨轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀況不佳的特點(diǎn)。振動(dòng)導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)組故障停機(jī)并非短時(shí)間形成，是由于長(zhǎng)期振動(dòng)且該情況日益加重從而對(duì)機(jī)組形成更嚴(yán)重的影響，因此既要安裝并持續(xù)更新DCS等動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，運(yùn)用控制系統(tǒng)對(duì)壓縮機(jī)組重點(diǎn)部位各個(gè)振動(dòng)指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)予以強(qiáng)化，又要掌控離心式壓縮機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子對(duì)中與動(dòng)平衡情況不佳情況時(shí)表現(xiàn)出的特點(diǎn)主要是分析壓縮機(jī)振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)頻率特點(diǎn)，這樣有利于及時(shí)察覺(jué)這兩種情況，便于加強(qiáng)注意并防控。

根據(jù)油膜壓力與振值這兩個(gè)指標(biāo)是通常情況下分辨轉(zhuǎn)子對(duì)中不良的辦法，具體表現(xiàn)如下：

①離心壓縮機(jī)工作期間，需時(shí)刻注意狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軸承油膜壓力指標(biāo)的改變情況，軸徑與軸承下半的內(nèi)表間隙和這項(xiàng)指標(biāo)是反比關(guān)系，倘若壓力值一直增大亦或一直變小，則表示間隙相應(yīng)的在變小亦或變大，那么軸承對(duì)中不良。

②要時(shí)刻注意狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)振動(dòng)值，倘若振動(dòng)值一直上升，則要馬上測(cè)量相位，分辨有否出現(xiàn)轉(zhuǎn)子對(duì)中不良。運(yùn)用有效的方法預(yù)防油膜渦動(dòng)與氣流渦動(dòng)兩種危害的出現(xiàn)。

（2）預(yù)防油膜渦動(dòng)導(dǎo)致油膜振蕩現(xiàn)象的措施：

a.離心壓縮機(jī)的工作轉(zhuǎn)速要盡可能避開(kāi)一階臨界轉(zhuǎn)速的兩倍左右的轉(zhuǎn)速，否則會(huì)造成其不能走進(jìn)油膜共振區(qū)。

b.加重軸瓦工作面上單位面積承擔(dān)的荷載助油膜處在平穩(wěn)狀態(tài)。

c.把軸瓦預(yù)負(fù)荷穩(wěn)定在正值并降低軸承間隙值，從而使偏心距上升，有利于增大離心壓縮機(jī)油膜共振轉(zhuǎn)速區(qū)間。倘若壓縮機(jī)穩(wěn)定工作的轉(zhuǎn)速很難到達(dá)共振區(qū)間，這樣做能夠合理預(yù)防油膜振蕩情況出現(xiàn)。

（3）預(yù)防氣流渦動(dòng)導(dǎo)致喘振現(xiàn)象的方法：

a.減小運(yùn)行速度，這樣做能夠使出口壓力有所減小，使氣流渦動(dòng)不會(huì)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。

b.設(shè)置出口旁路。把多余氣量返回機(jī)組入口處，這樣做能預(yù)防氣量變少而出現(xiàn)的喘振現(xiàn)象。

c.定時(shí)對(duì)壓縮機(jī)氣體出入口動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)儀表的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，以保證喘振和報(bào)警聯(lián)鎖和緊急停車(chē)聯(lián)鎖的可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

離心式壓縮機(jī)在石化行業(yè)中的利用很廣，作為關(guān)鍵核心設(shè)備，其運(yùn)行中的安全與穩(wěn)定與否和企業(yè)的生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)，所以要對(duì)其多發(fā)故障予以研究且運(yùn)用有效的措施避免這些故障。振動(dòng)故障屬于離心式壓縮機(jī)的多發(fā)故障之一，本文對(duì)振動(dòng)故障的原因、預(yù)防及應(yīng)對(duì)措施展開(kāi)介紹，希望能對(duì)提升離心式壓縮機(jī)的工作效率與運(yùn)行質(zhì)量有所幫助。

[1]陳振新.關(guān)于離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障分析及處理措施探討[J].化工管理，2015（34）.

[2]江文佳，董華奇.離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障發(fā)生的原因及相應(yīng)處理[J].南方農(nóng)機(jī)，2017（1）.

姓名：胡壯，性別：男，籍貫：四川省南充市，畢業(yè)院校:四川理工學(xué)院，學(xué)位:工學(xué)學(xué)士，職稱:工程師，主要從事:化工項(xiàng)目建設(shè)，化工生產(chǎn)設(shè)備管理。