離心式壓縮機常見故障分析

當斌　王志　趙剛　曹令臣

摘? 要： 離心式壓縮機是一種由電動機直接控制的垂直吸收式單級壓縮機，其作用是增加循環氣體壓力，以維持反應器的通量;其介質主要由氮、 氫、乙烯、而且在介質中還有一定量的固態聚乙烯粉末，所以要求內殼、葉輪等接觸介質的所有部件不易黏結樹脂，影響壓縮機性能，導致壓縮機故障; 為了防止這些氣體沿著旋轉軸軸向泄漏至大氣，必須使用不同的軸密封以確保機器的穩定功能;減少能源和材料損失以防止污染，并保障設備安全。

關鍵詞： 離心式壓縮機;故障分析

1 離心壓縮機的工作原理

介質氣在通過高速旋轉的葉輪時，在離心力的作用下，一方面壓力得 到提升，另一方面速度也得到極大增加，原動機的機械能轉變成氣體的靜 壓能和動能;此后，氣體流經擴壓器通道時流道截流面積逐漸增大，前面 氣體流速降低，后面的氣體又不斷涌向前，使氣體的動能進一步轉換成靜 壓能，達到最終的增壓目的。

2 離心壓縮機的重要性

離心壓縮機的葉輪與主軸之間的配合型式通常有帶鍵和不帶鍵兩種 型式，均為過盈配合，帶鍵的過盈值會較小，不帶鍵的過盈值會較大;在 軸向方向上，葉輪與軸套之間都會考慮熱漲冷縮而預留一定的間隙值;當 壓縮機高速旋轉時，溫度會升高，葉輪離心力會增大，葉輪與主軸間的過 盈值會因為葉輪的膨脹而變小，還會因葉輪做功時會產生一定扭矩，如此 時過盈不足，葉輪與主軸就會發生相對滑動，造成葉輪不平衡且位置發生 改變，使壓縮機軸系振動增大，甚至損壞壓縮機;當過盈值嚴重不足時，? 帶鍵配合型式的葉輪與主軸可能不會發生相對轉動，但會產生葉輪的偏擺 現象;葉輪偏擺會引起回轉效應，當偏擺角方向不變時，產生回轉力矩方 向也是固定不變的，對壓縮機的振動不會產生影響，正如轉子正常撓曲變 形時葉輪產生的偏擺，此時偏擺方向是不變的;但當葉輪因過盈嚴重不足 時，產生的偏擺角方向是近似呈周期性改變的，產生的回轉力矩方向也是 周期性改變的，轉子就會因該周期性改變的力矩發生振動。

3 離心壓縮機的常見故障

（ 1 ）油膜振蕩。油膜振蕩是高速滑動軸承的一種特有故障，它是由油 膜力產生的自激振動;轉子發生油膜振蕩時輸人的能量很大，引起轉子軸 承系統零部件的損壞甚至整個機組的毀壞，其防治措施主要有以下幾種：? 避開油膜共振區：使壓縮機工作轉速避免在一階臨界轉速的兩倍附近運 轉;增加軸承比壓即增加軸瓦工作面上單位面積所承受的載荷;增加比壓 就等于增加軸頸的偏心率，提高油膜的穩定性;減少軸承間隙：軸承間隙 減小，側可提高發生油膜振蕩的轉速;控制適當的軸瓦預負荷預負荷為正 值，就是軸瓦內表面上的曲率半徑大于軸承內圓半徑等于起到增大偏心距 的作用;選用抗振好的軸承：圓柱軸承抗抗性最差，其次是橢圓軸承最好 的是三油楔和四油楔軸承;調整油溫：升高油溫減小油的粘度，可以增加 軸頸在軸承的偏心率有利于軸頸穩定。

（ 2 ）轉子不平衡。旋轉機械的轉子由于受到材料質量和加工技術等 各方面的影響，轉子上的質量分布對中心線不可能絕對地軸對稱，轉子質 量中心與旋轉中心線之間總是有偏心距存在;我們把旋轉質量沿旋轉中心 線的不均勻分布稱為不平衡;它又分為：①固有不平衡。即使制造過程中 各轉子已做了動平衡，但在連接起來的轉子系統中還是不可避免地出現某 些固有不平衡;這種不平衡將引起穩定的每轉一次的轉速頻率振動其幅值 不隨時間而變只是隨某一給定轉速下操作條件（溫度壓力、負荷等）的變 化，這種固有的不平衡最有效的防治方法就是改善轉子的平衡條件來降低 激振力;②轉子的飛缺。離心壓縮機轉子飛缺最常見的是轉子結疤大量不 均勻脫落，使轉子產生階越式不平衡變化;在修理時單獨測振幅不能確定 區缺的發生，因此還必須同時測向位[1]。

（3 ）喘振故障。離心式壓縮機在工作中經常發生喘振;喘振也被稱呼?? 為“飛動”，該現象的產生主要由于壓縮機機組入口流量低于某一值（喘?? 振流量），從而使壓縮機機組的管網壓力高于壓縮機出口壓力，導致氣體?? 倒流回機組，由于反復的氣體脈動影響，使壓縮機出現了“呼哧、呼哧” 的聲音，伴隨著機組振動值上升;喘振是離心式運行中非常常見也非常嚴

重的一個問題，喘振是由于壓縮機旋轉失速進一步發展所導致的;壓縮機 運行過程中，伴隨其負荷的降低，進氣流量趨于設計的邊界時，被壓縮的 氣體會脫離葉輪或擴壓器的流道表面，帶來顯著的沖擊損失;這樣不但會 導致壓縮機組的運行效率出現下降，同時也會使壓縮機組的出口氣體壓力 發生下降，導致管網中的氣流在壓力差作用下發生回流，最終導致壓縮機 及管道的劇烈振動;管網系統本身的容積會對壓縮機喘振頻率及振幅產生 相應的影響，如容積愈大那么內部氣體積蓄的能量也就會愈高，可產生的 振幅也就愈大，這種情況下，喘振頻率會發生下降。

（ 4 ）進氣溫度高。進氣溫度高可造成壓縮機喘振流量增加而導致喘 振，喘振的發生會引起供氣參數變化幅度增加而對工藝系統穩定性帶來負 面影響，除此以外可引起噪聲、壓縮機軸變形、加快軸頸及軸承磨損、對 壓縮機軸封及級間密封造成損壞而降低壓縮機效率、對連接壓縮機的其他 設備運行帶來負面影響等。

4 故障排除措施

（ 1 ）軸承溫度高的處理措施。軸承溫度高的原因較多，包括潤滑油 的問題如進油溫度高、潤滑油存在雜質、潤滑油量不足、潤滑油中含有水 等;處理這一問題時要對軸承使用磨損情況進行檢查，當發現油楔卸油槽 被堵塞時要擴大卸油槽被以確保卸油效果;對軸承的配合間隙進行檢查，? 當發現軸承間隙過小而引起油膜形成效果差，軸承磨損引起卸油槽縮小、 堵塞而引起軸承溫度升高時要及時調整軸承間隙，更換軸承;對高速軸負 荷段軸承進油節流孔進行檢查，壓縮空氣吹掃檢查節流孔，核算節流孔的 孔徑，確保進油量可滿足要求。

（ 2 ）針對油膜震蕩的處理措施。為消除油膜震蕩的影響，? 需選用具有 良好抗振性能的軸承;對軸承瓦工作面上單位面積承受載荷進行調整，提 高軸頸偏心率;對油溫進行調整，減少油的粘度，從而增加軸頸在軸承上 的偏心率，為軸頸穩定運行提供保障;控制軸承頂隙及側隙。

（3 ）旋轉失速、喘振的處理措施。根據頻譜成分可判斷旋轉失速，針 對葉輪存在的旋轉失速，可對導葉的開度進行調整從而增加進氣量;針對 機組軸系旋轉分離、不平衡而引起的喘振停車，可停車后高速動平衡壓縮 機轉子，動平衡增速機高速齒輪軸，使其平衡狀態恢復正常，從而消除由 于不平衡引起的高振。

（4 ）針對電動機過載的處理方法。針對轉子動平衡問題引起振動較大 而導致的電動機過載，需要對轉子動平衡進行校正;針對冷卻器氣側排水 不長引起蝸殼進入油、水導致負荷大而對葉輪造成損害，需要對氣側排水 管道進行定期檢查及疏通;針對功率表不匹配變壓器及電流互感器、電流 表與功率表存在過大誤差的問題，需更換合適的功率表;針對壓縮機吸入 氣體壓力過高、溫度過高的問題，需對冷卻水的壓力進行檢查，檢查是否 存在冷卻器堵塞;針對排氣壓力低、流量大的問題，可對出口閥門進行調 整，增加出口阻力從而讓排氣壓力得到提高，讓流量降低[2]。

5 結語

為使壓縮機能長期平穩可靠運行，在日常維護使用過程中應嚴格按照 設備監測數據調整合適的運行方式，對設備進行定期的維護保養，及時找 出引起設備不良的故障原因加以分析排查，觀察問題的細節，不可蠻干，? 以保證壓縮機的高效和使用壽命。

參考文獻：

[1]劉歡.離心式壓縮機電機振動問題研究[J].制冷與空調，2020，20（6）：27-29.

[2]李永強.離心壓縮機振動故障的分析和處理[J].化工管理，2019（8）：141-142.