離心式壓縮機振動故障現象分析及處理

梁旭亮 秦曉松

中石油北京天然氣管道有限公司 河北石家莊 050000

1 振動的原因分析

1.1 振動發生的內因

很多實踐經驗和相關研究表明，振動主要是壓縮機葉輪本身的特性所導致的。當入口氣流量低于最小工況工作點時，葉輪通道內的氣流會產生重大的旋轉剝離，從而導致壓縮機壓力瞬間減少，但是出口的系統壓力不會馬上減少。壓縮機的壓力通常比管網的壓力低，由于壓力差，管網內的氣體向后流動，葉輪通道的流量被補充，達到通常的工作狀態。當壓縮機內的流量再次下降時，氣體再次重復之前的運動，這個重復運動的過程將產生壓縮機振動問題[1]。

1.2 振動發生的外因

相關實踐表明，管線網絡的工作性能影響離心壓縮機振動。壓縮機管道網絡由管線、配件、閥門和設備等構成。管網容量越大，振動幅度越大，振動頻率越低。這樣的外部因素會導致壓縮機發生振動，影響其正常運行，對于整個壓縮機組或者整個工業生產系統影響巨大。

2 離心壓縮機的防振動控制

2.1 穩定轉子平衡性

造成轉子不平衡的原因很多，針對不同的原因，必須采取不同的預防措施。由于未在旋轉體的幾何軸上設計旋轉體重心的問題，所以可以使用動平衡方法來消除或增加重量，并根據振動模型曲線的線性化原理來使用柔性轉子平衡。在旋轉體的幾何軸設計中，由于撓性轉子無法自身平衡，因此必須通過對表面進行額外加工來保證平衡性，并且需要注意避免零件未對齊導致的表面不匹配，應一同加工來保證一致性。

2.2 糾正轉子對正

為糾正轉子對正度，應盡可能改善工作條件，定期清潔轉子表面涂層，以確保沒有灰塵覆蓋；定期清潔導液葉輪，以確保沒有結露或污垢；適當調整轉子的運動參數，以確保轉子彎曲度不超過極限值并且部件的連接穩定，組織專家團隊來進行轉子對正操作[2]。

2.3 提高壓縮機入口流量和入口壓力的參數

在運行過程中，提高壓縮機入口流量和入口壓力的參數，在流量不變時可通過降低離心壓縮機排氣壓力，提高入口壓力或兩者相結合的方式，減少出口入口壓差，以防止壓縮機發生喘振。

2.4 在離心壓縮機上設置自動防喘系統

目前，大多數壓縮機已設置了防喘振系統，比如，阿特拉斯科普柯生產的ZH-10000 型壓縮機所設置的DP/DP 喘振預測系統可以實時監測壓縮機的實際狀況，最大限度地減少放空。另外，DP/DP 系統配置有額外的傳感器和相應的控制邏輯，對預防喘振能夠起到很好的作用。當然，防喘系統雖然具有優點，但同時具備一定的風險，比如，可能會發生報告喘振的虛假信號，為生產穩定帶來不利影響，因此，需要定期地對防喘系統進行測試和維護保養。

2.5 提高檢修流程質量

離心式壓縮機的維護不僅工作量大，而且由于維護空間小，還要求高水平的測量精度。因此，需要工程技術專業且負責任的維護團隊。維護人員可以使用激光對中器來使設備維護誤差控制在0．02 mm 之內，并且通過在離心壓縮機中安裝檢測系統，實現對單元運行狀態的實時監控，及時發現壓縮機運行中的不穩定因素，避免事故的發生，提高維修質量。

2.6 加強維護措施

做好壓縮機的日常維護工作是工作人員每天最基礎性的工作內容，他們必須保證每天離心式壓縮機都能夠保持平穩運轉。

關于離心式壓縮機日常維護的工作要點有如下：

首先要注意隨時觀察壓縮機各項指示表的數據，保證它們不會有大幅度的變化。

其次，要注意定期聽聽壓縮機運轉的聲音狀態，觀察是否有雜音或者噪音的出現。在檢查過程中，要先進行最基礎的檢查，可以根據情況對設備故障進行排查，保證機器可以處于正常狀態下運行。

另外，工作人員也要對機壓縮機的線路和配件線路進行檢查，檢查線路是否老化脫落等現象，還要注意是否存在線路短路接觸不良等問題的出現，而且要認真觀察是否每個部件都在完好地運行。檢查過程中要按照事先整理的順序一一檢查過去，確保不遺漏任何重要的相關信息，以防設備在使用過程中突然出現問題，產生安全隱患等。

更有甚者，如果軸承受刮板鏈的作用力影響，還有可能會降低軸承的強度，弱化其平衡力甚至失重等情況的發生。所以相關工作人員要根據科學的方法和手段，減小軸承在運行過程中的摩擦阻力，以便提高離心式壓縮機的使用年限。

2.7 降低管道振動

離心式壓縮機的各種進、排氣管道發生振動故障，其主要原因是壓縮機的運行頻率波動牽扯導致的，主要故障影響局限于機組核心附近的管道組件。離心式壓縮機對管道系統故障影響的頻率計算為：f=n60，其中n 為離心式壓縮機的本身最大轉速極限，r/min。

為了降低和控制管路振動故障，可采取以下針對性措施：一是提升離心式壓縮機內部轉子的動態平衡度；二是壓縮機外部的吸、排氣口加裝柔軟管道；三是在管道內部加裝緩沖器；四是在布置設計管道時減少相應的急拐彎、異形接頭；五是增加或減少管道支架的間距[3]。

3 結語

綜上所述，振動是離心式壓縮機運行中非常常見的一種現象和問題，一旦發生，會對機組的性能產生巨大影響。通過分析得知，倒流與供氣的周期性交替是引發其發生振動的最直接原因。壓縮機振動會使供氣參數出現大幅波動，引發葉輪振動，使壓縮機振動和噪聲突然加大。振動還會導致軸承潤滑油油膜破壞，嚴重的還可能導致其爆炸。對于不穩定的工作區，需要結合實際情況安排振動控制裝置，選擇使用科學方式預防和控制振動問題，進而保障壓縮機安全、平穩運行。