離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性及軸位移故障防治關(guān)鍵技術(shù)研究

梅立雪

摘要：離心壓縮機(jī)在現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)的過程中不僅廣泛應(yīng)用于金屬的冶煉和氣體輸送等需要進(jìn)行分離的工業(yè)生產(chǎn)流程中，還適用于很多私有工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過程，因此確保離心壓縮機(jī)在使用時(shí)具備良好的使用性能，是當(dāng)前負(fù)責(zé)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備維修和維護(hù)的工作人員的主要責(zé)任和義務(wù)，而在離心壓縮機(jī)的使用過程中，經(jīng)常會(huì)存在轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性能不高或者軸位移的故障。基于此，本文通過分析導(dǎo)致離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性能出現(xiàn)問題或者軸位移故障的原因，探究如何進(jìn)行相應(yīng)的防治。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī);轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性;軸位移;故障;防治

0 ?引言

通過研究離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性和軸位移故障，不僅能夠保障工業(yè)水平得到有效的提高，還能夠?yàn)楹笃邶X輪軸系和軸承耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析提供良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，由于在離心壓縮機(jī)中影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性和軸位移故障的主要元部件為滑動(dòng)軸承，所以通過對(duì)滑動(dòng)軸承，靜特性和動(dòng)特性的分析及測(cè)驗(yàn)，能夠有效的提高高端軸承的應(yīng)用效率，并且防止由于滑動(dòng)軸承出現(xiàn)故障，而影響離心壓縮機(jī)的使用質(zhì)量。同時(shí)對(duì)其動(dòng)靜特性進(jìn)行分析，還可以克服關(guān)鍵技術(shù)上可能出現(xiàn)的難點(diǎn)，使滑動(dòng)軸承的仿真效果能夠更加精確。

1 ?造成離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性及軸位移故障的原因及表現(xiàn)

1.1 離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性及軸位移故障的原因

當(dāng)前無論是轉(zhuǎn)子的徑向振動(dòng)還是軸向振動(dòng)，都與離心機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行具有密切的聯(lián)系，如果離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性得不到保障，不僅會(huì)導(dǎo)致整個(gè)離心壓縮機(jī)的使用效率下降，還會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。所以必須要明確現(xiàn)階段導(dǎo)致離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性出現(xiàn)故障或者軸位移出現(xiàn)故障的具體原因。造成離心壓縮機(jī)中轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性得不到保障的原因，主要有以下幾種：

首先是由于在軸承的使用過程中需要加入潤滑油，而潤滑油膜產(chǎn)生了油膜的震蕩或者渦動(dòng)造成轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性得不到保障，從而使整個(gè)離心壓縮機(jī)機(jī)組的運(yùn)行出現(xiàn)故障。

其次是在轉(zhuǎn)子長時(shí)間的運(yùn)行過程中，可能會(huì)由于運(yùn)行環(huán)境相對(duì)較差，從而使軸承出現(xiàn)了過為嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，引起了轉(zhuǎn)子的傾斜和轉(zhuǎn)軸的位移。然后是造成離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的軸位移故障的主要原因是，在離心壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)了超負(fù)載運(yùn)行或者長時(shí)間的運(yùn)行，將會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)軸位移現(xiàn)象，并且使整個(gè)離心壓縮機(jī)組出現(xiàn)報(bào)警及停車，同時(shí)當(dāng)軸向位移過大時(shí)，還可能造成離心壓縮機(jī)中的密封圈受損，從而對(duì)離心壓縮機(jī)中其他部件產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊力，既破壞了軸承的油膜穩(wěn)定性，又導(dǎo)致整個(gè)壓縮機(jī)的使用壽命下降。

最后造成軸位移故障及轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性得不到保障的原因是，在離心壓縮機(jī)的應(yīng)用過程中會(huì)有平衡盤來保證軸向力的穩(wěn)定，而由于在滑動(dòng)軸承的推動(dòng)過程中，需要承擔(dān)一部分軸向力。如果軸向力的壓應(yīng)力相對(duì)過大，將會(huì)導(dǎo)致周圍以增大，從而引起離心壓縮機(jī)中軸的溫度升高，破壞油膜的穩(wěn)定性。綜上所述，造成軸位移故障的原因主要有油膜的厚度以及軸承的間隙出現(xiàn)故障或者潤滑效果不佳，以及軸向力的力度相對(duì)過大等。

1.2 離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性及軸位移故障的表現(xiàn)

為了確保離心壓縮機(jī)能夠正常使用，需要及時(shí)的恢復(fù)到初始狀態(tài)，因此在離心壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受到干擾以后，整個(gè)離心壓縮機(jī)機(jī)組系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的抗擊力，并且保證離心壓縮機(jī)可以更加穩(wěn)定的運(yùn)行，所以，針對(duì)離心壓縮機(jī)出現(xiàn)的震動(dòng)過大的問題，為了不降低機(jī)組的運(yùn)行能力，必須要提高穩(wěn)定性。因此這就需要使用性能更加良好的滑動(dòng)軸承，既要確保軸位移能夠在受到過大的壓應(yīng)力的過程中還符合位移標(biāo)準(zhǔn)，又要確保轉(zhuǎn)子不會(huì)出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。在離心壓縮機(jī)的使用過程中，經(jīng)常會(huì)面臨以下幾種問題：

首先是超負(fù)載運(yùn)行，超負(fù)載運(yùn)行不僅對(duì)離心壓縮機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重的影響，還會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)機(jī)組設(shè)備的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，所以，保證在超負(fù)載運(yùn)行的狀態(tài)下，離心壓縮機(jī)依然能夠維持轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性和軸位移的標(biāo)準(zhǔn)性非常重要。

其次是在溫度相對(duì)較為極端的情況下，使用離心壓縮機(jī)時(shí)，還可能會(huì)造成滑動(dòng)軸承出現(xiàn)過多的磨損現(xiàn)象，從而降低滑動(dòng)軸承的使用壽命以及離心壓縮機(jī)的使用性能。

然后是在針對(duì)滑動(dòng)軸承進(jìn)行潤滑的過程中，潤滑介質(zhì)也可能會(huì)出現(xiàn)層流或者湍流并存的狀態(tài)，如果出現(xiàn)了這一狀態(tài)，將會(huì)對(duì)軸承的性能提出更高的挑戰(zhàn)。

在低速運(yùn)行狀態(tài)下，要確保油膜的厚度能夠滿足運(yùn)行的要求，而在高速運(yùn)行的狀態(tài)下由于動(dòng)力學(xué)特性，離心的慣力可能會(huì)增強(qiáng)，而如果在重載的情況下，將會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)軸承的接觸面積增大或者出現(xiàn)較為嚴(yán)重的發(fā)熱問題，從而引起滑動(dòng)軸承出現(xiàn)變形現(xiàn)象，為離心壓縮機(jī)的使用帶來嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，因此通過合理的測(cè)試技術(shù)，提高高端軸承的使用性能，是當(dāng)前確保離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性和軸位移正常的關(guān)鍵技術(shù)。

2 ?離心壓縮機(jī)軸位移故障排查措施

2.1 離心壓縮機(jī)軸位移故障類型及排查

在離心壓縮機(jī)的使用過程中，如果轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性受到影響或者出現(xiàn)了軸位移故障，必須要采取相應(yīng)的排除故障的措施，這樣才能夠保證離心壓縮機(jī)，可以得到及時(shí)的維修，并且不會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程。針對(duì)離心壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中，造成軸位移故障的不同原因，需要采取不同的排故措施。

首先是當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸位移在脈動(dòng)的過程中不是正常的工頻，將會(huì)導(dǎo)致軸向力也會(huì)出現(xiàn)非工頻脈動(dòng)的現(xiàn)象，因此必須要針對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行及時(shí)的檢查，當(dāng)由于這一原因造成軸位移出現(xiàn)故障時(shí)，其主要的特征量是氣流不均勻，造成對(duì)軸的沖擊或者出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。針對(duì)這一現(xiàn)象采取的排故措施，首先需要對(duì)離心壓縮機(jī)的進(jìn)氣裝置進(jìn)行相應(yīng)的檢查，在明確的進(jìn)氣裝置無故障以后，應(yīng)該采取防喘振的相關(guān)措施。

其次是當(dāng)軸向力的大小正常，并且軸瓦的溫度正常，而周圍依然出現(xiàn)了逐步增大的故障時(shí)，這時(shí)主要表現(xiàn)在滑動(dòng)軸的潤滑效果可能出現(xiàn)了問題，并且造成滑動(dòng)軸的摩擦增大，從而引起滑動(dòng)軸的磨損或者放電腐蝕現(xiàn)象，針對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的排查措施的主要流程是需要檢查滑動(dòng)軸及離心壓縮機(jī)中其他潤滑系統(tǒng)是否出現(xiàn)了故障，在檢查的過程中一定要確保在停車的狀態(tài)下進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)其它安全事故。

然后造成軸位移出現(xiàn)故障的主要原因是軸向力出現(xiàn)了超過最大限制的問題，從而導(dǎo)致軸瓦的溫度增加，因此引起軸位移的程度突然增大，引起停機(jī)事故，其主要的特征量表現(xiàn)為軸向力的增加引起軸承的損壞。針對(duì)這一現(xiàn)象采取的排故措施是首先將離心壓縮機(jī)所在的機(jī)組進(jìn)行停車檢修，并且要相應(yīng)的增加止推盤的面積，以及增大對(duì)止推盤兩側(cè)的壓力差，這樣可以確保及時(shí)的檢測(cè)出導(dǎo)致軸向力增大的因素，并且要開啟軸向力的自愈調(diào)控系統(tǒng)。

最后一個(gè)離心壓縮機(jī)的故障是由于軸向力的逐漸增大，導(dǎo)致軸瓦的溫度逐漸增高，而使軸位移越來越大，其主要的特征量表現(xiàn)為機(jī)件或者平衡盤的密封遭到了損壞，這時(shí)的主要排故措施是需要停車檢修，并且及時(shí)的啟動(dòng)軸向力的自愈調(diào)控系統(tǒng)。

2.2 軸位移故障的處理措施

即使采取了合理的排故措施，仍然不能夠保證離心壓縮機(jī)在后期運(yùn)行的過程中不會(huì)出現(xiàn)軸位移故障，因此針對(duì)軸位移故障必須要找出造成軸位移故障的直接原因，以及采取合理的改善措施，通過對(duì)其研究，表明在針對(duì)空氣壓縮機(jī)組進(jìn)行探測(cè)的過程中，引起軸向力出現(xiàn)變動(dòng)或者止推盤的主推面出現(xiàn)破損的原因是，在不斷的運(yùn)行過程中造成滑動(dòng)軸出現(xiàn)了靜電腐蝕現(xiàn)象。從而造成軸位移的波動(dòng)較為強(qiáng)烈，以及軸位移的限值超出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍，因此必須要對(duì)靜電腐蝕現(xiàn)象采取合理的防控措施。同時(shí)當(dāng)潤滑油的質(zhì)量得不到保證，或者出現(xiàn)了變質(zhì)問題時(shí)，也可能會(huì)造成整個(gè)離心壓縮機(jī)的潤滑系統(tǒng)遭到破壞，從而引起軸位移故障。當(dāng)氯氣進(jìn)入到潤滑系統(tǒng)以后，可能會(huì)造成加速靜電腐蝕現(xiàn)象，因此必須要確保能夠在潤滑系統(tǒng)中加入保護(hù)氣，防止氯氣或者其他活潑性相對(duì)較強(qiáng)的氣體進(jìn)入到潤滑系統(tǒng)中，影響潤滑油的使用質(zhì)量。

3 ?離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性問題排查措施

當(dāng)前影響離心壓縮機(jī)中轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的主要原因是，滑動(dòng)軸承在使用的過程中，可能會(huì)由于高溫出現(xiàn)了積炭問題，或者出現(xiàn)了偏斜和磨損問題，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致離心壓縮機(jī)中的軸承溫度過高，還會(huì)導(dǎo)致離心壓縮機(jī)的徑向振動(dòng)幅度增大，從而使轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性受到影響。由于徑向的滑動(dòng)軸承的剛度以及阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性有密切的聯(lián)系，所以分析轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)非常必要，除了要對(duì)徑向的滑動(dòng)軸承進(jìn)行性能的測(cè)試以外還要對(duì)其動(dòng)力特性的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的研究。其中研究的方法主要包括對(duì)滑動(dòng)軸承靜態(tài)在何狀態(tài)下的運(yùn)行進(jìn)行研究以及在動(dòng)態(tài)載荷狀態(tài)下的運(yùn)行進(jìn)行研究，還要明確滑動(dòng)軸承受到不同激勵(lì)時(shí)具體的表現(xiàn)狀態(tài)，同時(shí)不平衡量也可能會(huì)對(duì)滑動(dòng)軸承的使用性能造成影響。

因此根據(jù)以上幾個(gè)方面的分析可以明確在測(cè)定軸承系數(shù)的準(zhǔn)確性時(shí)，可以使用不同的方法。現(xiàn)階段我國常用的研究方法為，主要根據(jù)激勵(lì)參數(shù)和不平衡量參數(shù)采取不平衡響應(yīng)法及外部激勵(lì)法。這兩種方法，一個(gè)是在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，另一個(gè)是在頻域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。不平衡響應(yīng)法的主要使用流程是將不平衡量作為激勵(lì)，并且盡量減少信號(hào)產(chǎn)生的噪聲，這樣可以更加精確的辨別軸承的動(dòng)力特性系數(shù)還可以建立軸承參數(shù)模型，并且根據(jù)實(shí)際的使用情況設(shè)計(jì)模型的環(huán)境。而在激勵(lì)法的使用過程中則主要利用電磁軸承激勵(lì)轉(zhuǎn)子，從而獲得激勵(lì)力及振動(dòng)響應(yīng)。

4 ?結(jié)束語

綜上所述，如果離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了失穩(wěn)情況，或者軸位移出現(xiàn)了故障，將會(huì)導(dǎo)致離心壓縮機(jī)中轉(zhuǎn)子的徑向振動(dòng)和軸向振動(dòng)無法順利完成，從而影響整個(gè)生產(chǎn)機(jī)組的正常運(yùn)行，因此必須要通過高端軸承的設(shè)計(jì)以及動(dòng)力學(xué)分析，提高離心壓縮機(jī)的使用效率。

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