2MCL458压缩机气流激振故障机理及处理措施

2MCL458压缩机气流激振故障机理及处理措施

摘要：流体激振是工程领域涉及安全性的重要问题，各类流体激振问题关系到机组的稳定安全运行[1]。本文通过对2MCL458压缩机气流激振故障机理分析，得出能指导工程实际，并很好的解决该类型流体机械气流激振问题的防治方法。

关键词：压缩机流体激振处理措施1压缩机气流激振故障机理

气流激振主要是在高速旋转的转子与定子小间隙处，由于密封间隙内压力径向分布不均产生激振力，导致转子运行失稳，发生异常振动。如果密封腔内径向间隙不均匀，则气流在密封腔中从进口流向出口时随着截面间隙的不断变化，因而在转子周围形成分布不均匀的激振力。

2压缩机气流激振诊断方法

（1）当机组达到某一负荷时就会发生，降低负荷可降低其幅值，但降低转速效果更加明显；（2）激振频率等于或略高于转子一阶临界转速；（3）一般情况下在高、中压转子上发生。

3压缩机气流激振故障诊断

（1）机组结构

该机组由电机、液力耦合器、齿轮箱和压缩机组成，其机组结构简图和测点布置见图1所示。

图1机组结构图

（2）机组设计参数

该压缩机型号为2MCL458。机组主要设计参数见表1所示。

表1 机组主要设计参数

（3）故障情况

机组安装完毕，进行氮气工况试车，当转速在工作转速在工作转速附近时，一段进口流量为33410Nm3/h，进口压力为351kPa，出口压力为2.28MPa，一段和二段出口压差0.86MPa，振动通道最高达到68μm。

（4）故障分析

从振动及使用操作多方面考虑，第一，振动突然增大与所用气体组分无关；第二，该振动也并非是喘振现象。

如图2所示，振动平稳时转速为11958r/min，振动的能量以工频199.3Hz为主频，但仔细观察，可以发现存在一个频率为77.2Hz，幅值不足3μm量。

图2振动平稳时频谱图

在开始升速至12130r/min，如图3所示，此时工频202.2Hz为主频，但出现明显的76.3Hz能量，这一频率幅值与工频相当。

图3开始振动上升时频谱图

转子的临界转速为4436r/min，可见振动增加过程中出现的77.2Hz，76.3Hz 均大于临界转速，造成气体激振敏感因素是一二段压差。

（5）本案例中构成压缩机气流激振有如下结构条件：

1）转子柔性大。

一般情况下，转子的最大连续转速与临界转速应有如式1的关系，以保证有较好的柔性[2 （1）

本例中柔性为13650/3990=3.42 转子柔性大。

2）长径比大。

一般情况下，转子的跨距与叶轮直径比值应有如式2的关系。

本例中长径比为1595/130=12.26，长径比大。

（6）改进前理论核算

阻尼使系统振动的振幅按集合级数衰减，常用对数减幅δ来代替减幅系数n 式中T1——衰减周期，s；n——衰减系数；A1,A2——相邻两个振幅幅值，μm。

利用某企业RBSP软件进行核算，对数衰减率δ为0.0150.1，稳定性好，不易产生激振。安装加工后的平衡盘密封，机组再次起机运行，未出现气体激振现象。说明这种处理方法非常有效。

4 小结

本文结合工程实践，对离心压缩机气体激振故障进行了详细的分析，并提出了合理实用的治理措施。

参考文献：

[1]陈佐一等.流体激振.北京：清华大学出版社，1998.

[2]Moon J D, Kim B S, Lee S H. Development of the active balancing device for high-speed spindle system using influence coefficents. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, 46(9): 978~987.