天然气管道离心压缩机振动故障监测及其处理

天然气管道离心压缩机振动故障监测及其处理
摘要：振动是离心式压缩机中的固有特性，通常出现在甩负荷中，如果出现了
振动故障，就会对生产造成较大的负面影响，振动越强则振动也会十分明显，其
不但会使得定子、转子形成碰撞摩擦，同时还会使得轴瓦烧坏，从而使得压缩机
受到破坏，导致事故。

基于此，本文主要对相关问题进行分析，以供参考。

关键词：天然气管道；离心压缩机；振动故障；监测
1离心式压缩机概述
离心式压缩机具有许多的优势，比如它的体积小占用不了多少土地，并且本身也比较的
轻便方便挪动，它的运行效率比较的高，并且运送的气体也不会轻易的被油气污染，这些都
是压缩机的优势。

正因为其具有这些种种优点，所以被许多企业广泛的应用，特别是天然气
行业，离心压缩机是整个生产装置的核心设备，起着非常重要的作用。

2离心压缩机振动的原因
压缩机的运行原理为，气体利用管道进入机壳中，在工作轮中，利用其转动产生的气体
离心力，达到对应器件中。

但如果把倒灌进的气体排出，因为级中流量补给的不足，就会使
该情况反复出现，进而容易在叶片非工作面中产生气体严重脱离的问题，使得压缩机出现工
作不稳定的情况，设备产生刺耳的噪声并形成剧烈的振动，这即为离心压缩机振动的内部原因。

在管网与离心压缩机配合工作时，只有当压缩机形成的能量与管网的阻力相同时，亦或
是通过管网的流量与压缩机相同时，也即是能量的使用与供给保持平衡时，该能量关系就能
够确保平衡的工况。

从离心压缩机的管网特性曲线与性能曲线能够发现，离心压缩机在出现
振动时，其工作点一定位于喘振区，所以严重的振动还和管网有紧密的联系。

使得压缩机出
现振动的因素有以下几种：（1）振动与叶道中气体的脱离有着紧密的关系。

当气流量降低
到某种程度时，压缩机中的叶片安装方向与内部气流的流动方向就会出现较大的偏移，让叶
片进口安装角与进口气流角出现较大的正冲角，进而使得叶道中叶片凸面气流出现较大偏离；（2）压缩机中的气体长时间处于高温中，尘埃很容易造成压缩机流道堵塞或者冷却器出现
泄漏形成振动；（3）压缩机在操作中，操作人员操作不合理，使得升压过快；（4）电网出
现问题，使得防振动阀门与放空阀难以正常打开，压缩机停机。

3离心压缩机振动故障监测
对于离心压缩机来说，振动故障监测主要是通过对机组当中各个监测点的振动大小以及
振动变化情况来对机组的运行状况做出判断。

离心压缩机在运行的过程当中，故障情况与正
常情况下的周期性振动信号不同，但是由于很多故障类型下的振动并不是持续发生的，而是
具有随时性，因此在事后振动信号也是随机的，这就会导致振动信号无法被识别和发现。

如
果压缩机故障比较严重的时候，周期性的振动信号强度就会增大，这时候通过收集振动信号
就可以判断压缩机的故障。

而对压缩机振动故障的诊断过程就是将振动信号从随机信号当中
辨别出来的过程。

因此，为了对故障进行及时和准确地判断就需要大量的信息和数据作为依据，还需要对振动、稳定等信息进行分析，从而得到压缩机专有的故障预警信号，然后就可
以根据这些信号对故障的类型和发生的原因进行判断，从而采取针对性的措施进行维修。

4离心压缩机常见的振动故障处理
某离心式压缩机组在正常启机过程中出现“压缩机出口X轴径向振动高”报警跳机信号，
具体现象为A#压缩机组在启动加速过程中，转速达到32％最大转速之前时，压缩机出口X
轴径向振动值以较为平缓的速度增长至10μm；当转速越过32%以后压缩机出口X轴振动值
迅速升高，最终在机组转速尚未达到一阶临界转速（40%）时，振动值即达到停机限值导致
A#机组报警跳机。

4.1转子不平衡。

离心式压缩机是旋转式涡轮压缩机，当转子在机组运转过程中发生物
料非对称结垢或叶轮产生不均匀腐蚀与磨损就会产生渐发性不平衡，最终可能导致产生振动。

而该台故障离心式压缩机已经间歇性加载运行2334h，存在转子产生渐发性不平衡的可能性。

排查处理：对离心式压缩机解体，检查发现转子叶轮整体有较强气流冲刷痕迹，同时在第三、四级叶轮中均存在部分叶片有局部穿孔现象。

经更换厂家提供备用转子，之后对所有部件按
照设计要求重新恢复组装，组装完毕后对压缩机重新启动，实时参数检测显示如图1，数据
表明X轴振动在更换转子后运行恢复正常。

综上，机组振动幅值对比可知，导致离心式压缩
机组出现本次振动故障的主要原因为转子不平衡。

图1 更换转子后X轴振动情况
4.2轴瓦检查。

轴瓦间隙影响润滑油膜的形成。

当轴瓦间隙大于设计值时，难以形成润
滑油膜，液体润滑将被破坏。

排查处理：该压缩机径向轴承采用带四瓦的可倾瓦轴承，检查
其弧形带状表面磨损程度正常，设计资料显示其间隙允许范围为0.10~0.15mm。

采用压铅丝
法检查压缩机驱动端、非驱动端轴承瓦块间隙，之后通过周向加装铜垫片进行间隙适当调整，具体参数见表1。

由上表知在调整前其轴瓦间隙大于设计值。

表1 轴瓦间隙调整前后值
轴瓦间隙驱动端非驱动端
调整前/mm 0.18 0.15
调整后/mm 0.14 0.10
4.3信号误传要素分析处理。

从信号的采集传输过程到机组硬件部分直至运行工况的全
方位统筹考虑下，信号误传的可能过程包括有：（1）信号传输过程中部分线路间的连接存
在接触不良故障；（2）UCP中通信系统模块故障；（3）存在电磁干扰。

排查处理：首先对
整个信号传输线路进行连接牢固性检查，之后通过对UCP内压缩机振动模块传输线路屏蔽层
由多点接地更改为单点接地，同时用备用模块更换UCP内X轴振动模块。

经处理后用振动监
测系统现场连接振动探头并安排人员于现场持续用振动检测仪检测X轴振动幅度后尝试重新
启机。

检测结果表明工控机显示X轴振动值与振动监测系统现场检测结果一致，且跳机瞬间
该轴附近振动检测仪检测物理振动值有明显上升趋势且实时数值曲线与UCP采集得到数据基
本一致，判断线路传输过程无异常信号干扰且振动探头与振动模块均运行正常。

结语
通过检测设备对离心压缩振动机的状态和信号信息进行搜集并对运行参数进行动态的监
测与分析，可以随时了解其运行状态，从而对故障隐患做好提前的感知，同时通过预防性的
维护措施可以完成对故障的分析与处理，本文主要是对转子不平衡、轴瓦检查以及信号误传
要素这三种常见故障进行了分析，希望能够为离心压缩机的故障处理提供参考。

参考文献
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[2]李敬珂,朱新德.离心式压缩机的防振动控制与操作[J].化肥工业,2019.15(1):48-50.。