離心式壓縮機振動故障及應對措施探討

胡壯(中化泉州石化有限公司,福建泉州362103)

離心式壓縮機振動故障及應對措施探討

胡壯(中化泉州石化有限公司,福建泉州362103)

離心式壓縮機對于天然氣凈化處理與輕烴生產(chǎn)等石油化工裝置來說，是十分關鍵的設備。倘若它發(fā)生轉子平衡情況不佳、油膜振蕩、喘振等故障，將導致油氣生產(chǎn)發(fā)生重大經(jīng)濟損失，更有甚者還會在生產(chǎn)中出現(xiàn)安全事故，所以保障離心式壓縮機的安全及其平穩(wěn)、長周期運行，是油氣生產(chǎn)過程中需要關注的重大問題。在此，就離心式壓縮機振動故障出現(xiàn)的原因、預防及應對措施展開介紹。

離心式壓縮機；振動故障；原因；預防及應對措施

1 離心式壓縮機振動故障發(fā)生的原因

1.1 轉子運行情況不佳

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

1.1.1 轉子平衡情況不佳加重機組振動。

（1）離心式壓縮機屬于旋轉機械設備，轉子極有可能會遭受加工技術、裝配誤差與材料質量不均勻等情況的影響，所以旋轉設備的轉子均無法達到絕對平衡狀態(tài)，縱使轉子質量中心與旋轉中心兩者的偏心距處于允許范圍內，依然會出現(xiàn)軸承受周期性離心力的影響出現(xiàn)振動現(xiàn)象。

（2）倘若壓縮機由于生產(chǎn)原因長周期不間斷工作，轉子不平衡將導致處理介質內的粉塵顆粒在轉子上出現(xiàn)不均勻結垢現(xiàn)象，并加劇不平衡狀況。

（3）長周期運轉期間工藝氣體內的雜質會致使葉輪出現(xiàn)物理磨損，且工藝氣體內的化學物質更會使葉輪受到或多或少的化學腐蝕，葉片強度由此下降，葉輪損壞后脫落的異物可能卡塞在葉輪的級間密封處，引發(fā)葉輪動平衡不良和動靜部分的碰磨，這將加劇轉子平衡情況不佳的情況，致使離心壓縮機組振動更為明顯。

1.1.2 轉子對中情況不佳加重機組振動。

（1）機組設計制造過程中，由于熱膨脹運算誤差導致壓縮機運行過程中不對中情況的出現(xiàn)，從而致使壓縮機振動的加劇。

（2）壓縮機安裝及檢修過程中的對中不夠精準以及機組基礎沉降等原因，致使壓縮機在運轉過程中振動加劇。

（3）沒有導向系統(tǒng)致使承載后發(fā)生變形現(xiàn)象，最終導致對中不良而使振動加劇。

以上三個原因均會造成離心式壓縮機工作時出現(xiàn)缸軸線之間對中情況不佳的情況，從而增加機組各個缸體出現(xiàn)軸向與徑向上的交變力，導致機組的振動值上升，振動值上升會加劇轉子不對中的情況，終導致壓縮機組振動更加劇烈，嚴重時出現(xiàn)聯(lián)鎖停機故障。

1.2 渦動現(xiàn)象

渦動現(xiàn)象會導致兩種壓縮機振動故障的發(fā)生，即油膜振蕩與喘振。油膜振蕩由油膜渦動造成，喘振則由處理氣流渦動造成。

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

（2）喘振基本上是受到壓縮機轉速變小但出口壓力并沒有亦或壓縮機進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處理氣流量變小。倘若處理氣流量忽然變小，在壓縮機流道中出現(xiàn)氣流渦動或叫氣流回流，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，便會發(fā)生出口氣倒吸至壓縮機的情況；倘若倒流至壓縮機處的入口氣使管網(wǎng)壓力減小，則會導致整個流量由氣體漩渦區(qū)占領，這會引發(fā)壓力與流量的周期性脈動，加劇壓縮機組的振動情況。

2 離心式壓縮機振動故障預防與應對措施

（1）加強實時監(jiān)控最好增加機組的在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，仔細分辨轉子運行狀況不佳的特點。振動導致離心式壓縮機組故障停機并非短時間形成，是由于長期振動且該情況日益加重從而對機組形成更嚴重的影響，因此既要安裝并持續(xù)更新DCS等動態(tài)監(jiān)測控制系統(tǒng)，運用控制系統(tǒng)對壓縮機組重點部位各個振動指標的實時監(jiān)測予以強化，又要掌控離心式壓縮機發(fā)生轉子對中與動平衡情況不佳情況時表現(xiàn)出的特點主要是分析壓縮機振動時的振動頻率特點，這樣有利于及時察覺這兩種情況，便于加強注意并防控。

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

①離心壓縮機工作期間，需時刻注意狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軸承油膜壓力指標的改變情況，軸徑與軸承下半的內表間隙和這項指標是反比關系，倘若壓力值一直增大亦或一直變小，則表示間隙相應的在變小亦或變大，那么軸承對中不良。

②要時刻注意狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)振動值，倘若振動值一直上升，則要馬上測量相位，分辨有否出現(xiàn)轉子對中不良。運用有效的方法預防油膜渦動與氣流渦動兩種危害的出現(xiàn)。

（2）預防油膜渦動導致油膜振蕩現(xiàn)象的措施：

a.離心壓縮機的工作轉速要盡可能避開一階臨界轉速的兩倍左右的轉速，否則會造成其不能走進油膜共振區(qū)。

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

c.把軸瓦預負荷穩(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油膜共振轉速區(qū)間。倘若壓縮機穩(wěn)定工作的轉速很難到達共振區(qū)間，這樣做能夠合理預防油膜振蕩情況出現(xiàn)。

（3）預防氣流渦動導致喘振現(xiàn)象的方法：

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

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

c.定時對壓縮機氣體出入口動態(tài)監(jiān)測儀表的工作狀態(tài)進行檢查，以保證喘振和報警聯(lián)鎖和緊急停車聯(lián)鎖的可靠性。

3 結語

離心式壓縮機在石化行業(yè)中的利用很廣，作為關鍵核心設備，其運行中的安全與穩(wěn)定與否和企業(yè)的生產(chǎn)能力、經(jīng)濟效益息息相關，所以要對其多發(fā)故障予以研究且運用有效的措施避免這些故障。振動故障屬于離心式壓縮機的多發(fā)故障之一，本文對振動故障的原因、預防及應對措施展開介紹，希望能對提升離心式壓縮機的工作效率與運行質量有所幫助。

[1]陳振新.關于離心壓縮機振動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.離心壓縮機振動故障發(fā)生的原因及相應處理[J].南方農機，2017（1）.

姓名：胡壯，性別：男，籍貫：四川省南充市，畢業(yè)院校:四川理工學院，學位:工學學士，職稱:工程師，主要從事:化工項目建設，化工生產(chǎn)設備管理。