离心式压缩机常见振动故障诊断及解决办法

离心式压缩机常见振动故障诊断及解决办法

摘要离心压缩机是高速运转的设备，运行中产生振动是不可避免的。但是振动值超出规定范围时的危害很大。对设备来说，引起机组静动件之间摩擦、磨损、疲劳断裂和紧固件的松脱，间接和直接发生事故。对操作人员来说，振动噪音和事故都会危害健康。下面就常见的振动现象进行简单诊断并提出相应的解决的办法。

关键词离心压缩机；振动；转子；共振；喘振

1 油膜振荡

1.1 油膜振动值的变化有一定规律

1）振动值与环境温度的变化存在一定规律，温度下降，振动值略有升高；反之会下降。环境温度的变化影响润滑油温、润滑油粘度、油膜刚度的变化，从而影响轴承振动值的变化。

2）振动值大小与声音的剧烈程度同步：振动大时，声音剧烈；振动小时，声音平缓。

3）其他运行参数变化时，振动值变化较迟钝，压缩机在空负荷运行时（吸风阀未打开时）就产生剧烈振动，在吸风、力口压过程中，振动值基本不变。

1.2 故障解决方案

油膜振荡是由半速涡动发展而成，即当转子转速升至两倍于第一临界转速时，涡动频率与转子固有频率重合，使转子一轴承系统发生共振性振荡而引起，如果能提高转子的第一临界转速，使其大于0.5倍工作转速，即可避免发生油膜振荡，但这显然无法实现。

只有通过加大轴承的载荷，使轴颈处于较大的偏心率下工作，提高轴瓦稳定性的办法解决。

在振荡发生时，提高油温，降低润滑油的粘度。

2 临界转速

临界转速是指数值等于转子固有频率时的转速。转子如果在临界转速下运行，会出现剧烈的振动，而且轴的弯曲度明显增大，长时间运行还会造成轴的严重弯曲变形，甚至折断。

装在轴上的叶轮及其他零、部件共同构成离心式压缩机的转子。离心式压缩

机的转子虽然经过了严格的平衡，但仍不可避免地存在着极其微小的偏心。另外，转子由于自重的原因，在轴承之间也总要产生一定的挠度。上述两方面的原因，使转子的重心不可能与转子的旋转轴线完全吻合，从而在旋转时就会产生一种周期变化的离心力，这个力的变化频率无疑是与转子的转数相一致的。当周期变化的离心力的变化频率和转子的固有频率相等时，压缩机将发生强烈的振动，称为“共振”。所以，转子的临界转速也可以说是压缩机在运行中发生转子共振时所对应的转速。

一个转子有几个临界转速，分别叫一阶临界转速、二阶临界转速……。临界转速的大小与轴的结构、粗细、叶轮质量及位置、轴的支承方式等因素有关。

了解临界转速的目的在于设法让压缩机的工作转速避开临界转速，以免发生共振。通常，离心压缩机轴的额定工作转速大于或者低于转子的一阶临界转速，n1，或者介于一阶临界转速n1与二阶临界转速n2之间。前者称作刚性轴，后者称作柔性轴。

刚性轴要求：n ≤ 0.7n1。

柔性轴要求：1.3nl≤n≤0.7n2。

3 喘振

离心式压缩机的喘振机理离心压缩机工作的基本原理是利用高速旋转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心力，从而将能量传递给气体，使气体压力升高，速度增大，气体获得了压力能和动能。在叶轮后部设置有通流截面逐渐扩大的扩压元件（扩压器），从叶轮流出的高速气体在扩压器内进行降速增压，使气体的部分动能转变为压力能。可见，离心压缩机的压缩过程主要在叶轮和扩压器内完成。当离心压缩机的操作工况发生变动，而偏离设计工况时，如果气体流量减小则进人叶轮或扩压器流道的气流方向发生变化，气流向着叶片的凸面（工作面）冲击，在叶片的凹面（非工作面）的前缘部分，产生很大的局部扩压度，于是在叶片非工作面上出现气流边界层分离现象，形成旋涡区，并向叶轮出口处逐渐扩大。气量越小，则分离现象越严重，气流的分离区域就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同及气流流过叶片时的不均匀性，使得气流的边界层分离可能先在叶轮（或叶片扩压器）的某个叶道中出现，当流量减少到一定程度，随着叶轮的连续旋转和气流的连续性，这种边界层分离现象将扩大到整个流道，而且气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展，以至叶道中形成气流旋涡，从叶轮外圆折回到叶轮内圆，此现象称为旋转脱离，又称为旋转失速。发生旋转脱离时叶道中气流通不过去，级的压力突然下降，排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。瞬间，倒流回级中的气体补充了级流量的不足，叶轮又恢复正常工作，重新把倒流回来的气体压出去。这样又使级中流量减小，于是压力又突然下降，级后的压力气体又倒流回级中来，如此周而复始，在系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”。

为了防止喘振发生，在操作中应注意到：

1）防喘振系统未投自动的情况下，机组的操作状态必须远离喘振区，留有足够的防喘余度。

2）气压机开停与调整时，必须严守“升压先升速，降速先降压”的原则。操作中应缓慢、均匀，多次交替完成升压和变速。

3）反映、分馏岗位应努力平稳操作，控制好冷后温度，力求控制富气参数在设计范围内。

4）操作中必须密切观察主蒸汽和背压蒸汽参数，发现不利趋势及时联系加以调整。

气压机不同工况下喘振现象的处理措施：

1）针对低流量工况，应立即适当打开反飞动阀。

2）针对出口阻塞工况，应立即适当打开出口放火炬阀。

3）针对由气体参数变化出现的喘振工况，应首先打开出口放火炬消除喘振状态后，再调整操作改变气体参数。

4）发生喘振工况时，气压机岗位操作员在情况判断不明的情况下，应先开出口放火炬消除喘振状态，再进行针对性处理的原则来

操作。

总之，在实践中由于使用的环境、介质等存在巨大差别，压缩机出现的振动现象是异常复杂的，以上仅做出了大体的分析，仅供参考。

参考文献

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