離心壓縮機振動故障的分析與處理

李鴻志

摘 要：離心壓縮機作為化工等行業的主要生產設備，需要長期的穩定運行，但在持續運行過程中，會受到內部和外部的多重影響，造成離心壓縮機的故障問題。振動故障是較為常見的故障之一，主要表現為振動頻率的異常，會導致壓縮機內部結構和部件的損壞，嚴重影響到離心壓縮機的運行安全。本文就將針對離心壓縮機振動故障進行深入分析，對故障原因和處理措施進行充分探討，促進離心壓縮機的運行質量。

關鍵詞：離心壓縮機;振動故障;分析與處理

0 引言

離心壓縮機是通過氣體推動轉子和葉輪的高速運轉，產生壓縮機內部的動能和壓力，從而形成機械動力。在工業生產中離心壓縮機的使用極為普遍，所以離心壓縮機的振動故障問題會嚴重影響到工業生產進程。為了提高工業生產的效率和質量，也促進離心壓縮機的安全運行，需要對離心壓縮機振動故障進行重點分析。但要做好對離心壓縮機振動故障的分析和處理，就必須要對離心壓縮機具有足夠的了解，才能夠在振動故障發生時，掌握分析和處理的基礎，提高分析和處理的準確性和有效性。

1 離心壓縮機概述

1.1 離心壓縮機的基本結構

離心壓縮機主要是由于轉子和定子兩個部分組成，通常也會被稱為渦燁壓縮機。轉子和定子兩個部分當中，還包含其他復雜的組合部件，包括推力盤、葉輪等，其中最為主要的元器件就是定位，包含了推力軸承、支撐軸承隔板和密封等。所以離心壓縮機具有較為復雜的基本結構，需要加強對不同結構的組成和功能的了解。

1.2 離心壓縮機的運行原理

外界氣體是離心壓縮機運行的主要借助動力，需要通過外界空氣的引入，由葉輪裝置與氣體接觸后產生氣體的流動作用力，并通過對流動作用力的不斷運轉，以及不斷加入氣體將流動作用力持續增大和運轉后，促進葉輪運轉速度的逐漸加快，再將氣體的流動作用力向壓縮機出口位置進行推動。這個氣體的流動作用力就會在壓縮機內部產生較高的動能，并根據外界氣體的引入情況對動能進行適當的調節。當氣體引入到擴壓器后，可以通過機械加強運轉能力，原先產生的動能作用就會變成壓力作用。

2 離心壓縮機振動故障的原因

2.1 轉子不平衡

轉子不平衡的主要原因可能是由于離心壓縮機在制作生產的過程時，存在制作生產原材料的質量問題或制作生產工藝操作的技術問題等原因，導致轉子存在分布不對稱的問題，當離心壓縮機進行運行時，就會導致轉子旋轉中心與質量中心的偏心距現象，使離心壓縮機在運行過程中，不斷加大軸承的荷載，最終超過荷載能力，導致振動故障的發生。根據以上轉子不平衡的情況分析，能夠總結為三種主要的不平衡原因：第一種是由于設計人員在進行轉子設計時，對偏心距的數據沒有進行準確的測算和檢驗，導致偏心距存在數據誤差，形成旋轉幾何體形狀的不對稱問題;第二種是對制作生產原材料的質量檢驗不夠嚴格，導致采用了不符合制作正產質量要求的原材料，使制作生產完成后的轉子仍然存在耐磨性差、厚度不均勻、氣孔等質量問題;第三種是對離心壓縮機的運行監督管理不夠嚴格，導致轉子長期處在超負荷的運行狀態中，最終產生嚴重損傷，導致振動故障的發生。

2.2 油膜振蕩

油膜振蕩是由于離心壓縮機在運行過程中，會存在內部的高速滑動軸承影響，可以通過轉速對油膜振蕩的轉動進行相關判定。但是當振蕩消失后，起始轉速仍然與轉速不同，就可以判定是油膜振蕩產生故障。其他判定方法還包括對機械運轉速度的加快試驗，當油膜振蕩存在故障時，也應當產生同樣的振動頻率。

2.3 轉子不對中

轉子不平衡和轉子不對中這兩種故障原因雖然具有較大的相似性，但是在運行過程中所產生的故障狀態則完全不同。基于轉子不對中的故障原理，通常采用兩種診斷方法能夠得到準確的診斷結果：第一種是通過不同位置的轉子振動幅度和頻率的差異進行診斷，為了提高診斷的準確性，可以在負荷較低時進行觀察，差異性會表現的更加明顯;第二種是通過聯軸器，觀察同一側互相垂直的兩個方向，根據2倍頻與基頻的2倍相位差數據進行診斷。

2.4 轉子與氣峰間的摩擦

根據離心壓縮機的作用原理，為了將壓縮機的運行效率提高，可以在制作生產過程中，將葉輪頂間隙和密封間隙進行適當的縮小，使氣體的能夠得到更好的控制，有效避免泄露的問題發生。但是由于間隙的縮小，會導致轉子與激振的流體動力和氣封產生較大的摩擦。這種摩擦的形式能夠總結為兩種，一種是當氣封和轉子處于正常運行狀態下，受到外部因素的干擾后，發生局部的碰撞磨損;另一種是當局部碰撞磨損發生后，原有的振動頻率被提高，產生了大弧度摩擦。

2.5 離心壓縮機的旋轉脫離及踹振

2.5.1 離心式壓縮機的旋轉脫離

當離心壓縮機在運行過程中受到其他因素干擾，導致工作任務需要進行改變時，葉輪和擴壓器的氣流方向就會受到進入壓縮機內部氣流的影響而改變，這種改變會造成大量氣流旋渦在葉片上產生，并持續保持增加的趨勢，會對流動氣體通道的面積不斷進行擠壓，導致氣流無法正常流動，最終被擠壓到其他通道中，引發振動故障的產生。

2.5.2 離心壓縮機的踹振

離心壓縮機的踹振通常是由于突變而產生的，在于突變對原有速度的劇烈影響，導致大量的氣流漩渦在離心壓縮機內部產生，嚴重降低了壓縮機的內部壓力。隨著氣流方向的改變，又會帶動大量氣流漩渦的產生，就導致離心壓縮機的踹振產生。

3 離心壓縮機振動故障的處理措施

3.1 對離心壓縮機的氣封材料及時更換

最常見的離心壓縮機的氣封材料就是鋁制材料，當離心壓縮機經過長期的高速運轉后，鋁制氣封會受到嚴重的氧化腐蝕損傷，這種氧化腐蝕損傷是無法經過清洗被修復的，當氧化腐蝕嚴重時，就會導致離心壓縮機氣封的變形或斷裂，在離心壓縮機的運行過程中，使轉子產生摩擦導致振動故障。

3.2 對離心壓縮機隔板和葉輪處結疤及時清理

離心壓縮機隔板和葉輪的結疤是受到離心壓縮機的高速運轉所產生的，如果得不到及時的清理，就會使壓縮機的進氣量受到影響，也會使轉子的平衡受到影響，降低離心壓縮機的運行效率，不僅會對天然氣原料的應用造成浪費，還會對壓縮機的使用壽命造成縮減。所以必須要對結疤進行及時的清理。清理方式可以采用壓縮機進口不斷注水的方式，通過壓縮機自身具有的離心力對結疤進行清洗。但由于壓縮機的轉速較高，必須先做好注水的高壓霧化處理，確保注水的均勻，否則直接注水會損壞葉輪。除此之外，也可以將壓縮機揭蓋后進行直接清理。對于壓縮機內部的沙塵堆積問題，二氧化碳氣體能夠起到良好的清除效果，同時也對隔板和葉輪的結疤具有清洗作用。

3.3 對冷卻管采用波紋管換熱器代替

為了提高離心壓縮機的換熱效果，采用波紋管換熱器代替冷卻管能夠促進壓縮機內天然氣流量和水量的增大，還具有防范離心壓縮機隔板和葉輪結疤產生的作用。

3.4 對維修質量予以加強

由于離心壓縮機的運行重要性，必在維修質量方面予以加強，但是離心壓縮機存在維修工作量較大、維修空間較小、維修精確度較高等原因，維修質量的提高難度較大。可以從維修技術方面著手，加強對先進維修技術的學習，培養高水平的維修技術人員，引進先進的維修設備等，如激光找正儀，能夠達到0.02mm的維修誤差。

4 結語

離心壓縮機振動故障由于壓縮機的運行原理，具有極高的故障發生率，通過對當前離心壓縮機振動故障的分析，能夠將主要的故障類型和原因進行總結，針對總結內容進行處理措施的探討，達到處理措施較高的針對性和有效性，保障離心壓縮機的安全運行。

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