透平压缩机转子系统常见振动故障分析及处理

透平压缩机转子系统常见振动故障分析及处理
发表时间：2019-07-18T11:00:40.433Z 来源：《科技尚品》2018年第12期作者：李文君[导读] 本文针对透平压缩机转子系统常见振动故障分析及处理，结合理实践，从转子不平衡、对中不良、轴承故障、密封故障、轴向窜动五个方面分析了透平压缩机转子系统常见振动故障和处理方法，希望对相关单位有一定帮助。

陕西鼓风机（集团）有限公司【引言】透平压缩机在日常工作中经常处于高速转动的状态下，因此，在实际生产中最常的故障就是转子振动故障。

转子不平衡、对中不良、轴承故障、密封故障、轴向窜动等都会引发透平压缩机转子系统振动故障。

基于此，本文结合理论实践，对这些五个方面的故障
原因和处理方式做了如下分析。

一.转子不平衡
1. 故障分析转子不平衡是影响透平压缩机转子振动的主要因素之一，随着透平压缩机使用年限的增加，转子必然会发生不同程度的磨损、腐蚀等现象，从而破坏原来的平衡状态，如果不进行及时解决，就会发生不平衡振动，进而导致相关零件进一步损坏，影响透平压缩机运行效率和稳定性。

导致转子发生不平衡振动的主要原因体现在以下一个方面：1）转子安装精度不足，再加上使用磨损和腐蚀，导致误差加剧，从而引发不平衡振动；2）齿轮联轴器加工或者安装误差较大，没有达到设计标准；3）保养不当，导致转子发生不程度弯曲变形。

转子不平衡振动特征有以下几点：其一，转子不平衡振动的时域波接近正弦波；其二，谐波的能量主要集中在基频上，并产生较小的高次谐波。

2. 故障处理转子发生不平衡振动时可从以下两个方面进行处理：第一，先对转子相关零部件进行静平衡试验，再按照安装流程组装成转子，再次进行静平衡试验，确认无误后进行动平衡试验，根据试验结果调整转子的动平衡性，降低转子在运行中的不平衡量，避免在实际生产中产生离心力，进而扩大转子的稳定裕度，提升稳定性。

第二，加强净化效果，严格安装相关标准和规范进行操作。

二.对中不良
1.故障分析透平压缩机转子对联轴器的转矩有很高的要求，但在具体安装过程中，如果安装误差控制不到位、基础发生不均匀沉降等，就会导致转子轴线之间发生不对中的问题。

主要原因有一下几点：1）找正顺序不合理，压缩机工作和启停时会发生热胀冷缩效应，增加变速机和压缩机的位置偏移，加剧不对中问题发生；2）压缩机在启动时电流比较大，会产生较大的瞬间扭力，从而导致电动机发生微量位移；3）联轴器安装精度不足【1】。

振动特征：透平压缩机转子有两种，一种是刚性转子，但转速低于第一临界转速时，在启动和工作时都不会达到临界转速，刚性转子的重量比较轻，轴直径较大，材料刚性比较大。

另一种是柔性转子，转速高于第一临界转速，质量大、轴直径小，材料弹性比较强。

2.故障处理对中不良可通过以下两种方法进行处理：第一，在找正时要以压缩机自身结构为准，具体做法为：先松开压缩机的地脚螺栓，确保压缩机在常温下处于自由平衡状态；然后在紧固地脚螺栓，固定压缩机；最后依次找平变速机和电动机。

第二，严格按照相应的规范和标准开展压缩机检验工作，认真找正联轴器，确保误差在允许范围中。

对齿式联轴器和轴承瓦面进行详细检查，确保各项标准都达到使用标准。

三.轴承故障
1.故障分析透平压缩机转子系统常见的轴承故障有两点：其一，油膜发生涡动，指的是在径向滑动轴承在流体动力润滑条件下，轴颈发生振动的一种形式，主要由转子精度不足，或者动平衡状态不稳定引起的振动【2】；其二，油膜振荡，轴颈在高速偏心旋转时，流体对轴颈会产生油楔力，其切向分力会推动轴颈做涡动运动，如果此切向力超过压缩机系统的阻尼，则会导致转子失去稳定性，从而引发油膜振荡。

2.故障处理膜发生涡动故障处理方法：提升压缩机转子加工精度，在数控机床上完成椭圆轴承加工，提升轴承的性能。

轴瓦间隙在满足轴颈冷却油量的要求下尽量缩小，以提升油膜的稳定性。

油膜振荡故障处理方法：一般情况下，偏心率越大的轴承，越不容易发生油膜振荡，因为，偏心率越大承载油膜的刚度和阻尼就越大。

因此要适当提升轴承的偏心率，具体做法有：在轴承中部开一条周向沟槽或者适当增加偏心距，提升失稳转速等。

四.密封故障
1.故障分析透平压缩机属于一种高速旋转的机械密封装置，如果密封性不足，在高速旋转的状态下，在转自气封和隔板的小间隙处就会形成很大的激振力。

压缩机转子隔板不同心，在涡动状态下，转子和隔板之间密封间隙会发生周期性变化。

密封腔中产生的作用力会作用在转子涡动方向上，从而加剧转子涡动的激振力引发异常振动。

2.故障处理合理调整隔板的同心度，并定期更换隔板下部调整螺钉，根据透平压缩机转子运行实际情况，用拉钢丝的方法调整上蜗壳隔板，通过假轴调整下蜗壳隔板。

调整完成后通过焊接的方法固定螺钉，避免松动脱落现象。

通过此种方法可有效降低转子产生涡动和自激力，从而达到消除异常振动的目的。

五.轴向窜动
1.故障分析
透平压缩机在生产中叶轮的轮盘和轮盖两侧所受的气体作用力不同，即使通过相互抵消，也有一部分轴向力作用在转子上，会降低轴承的使用寿命，如做轴向作用力过大，还会导致轴瓦被烧坏，从而引起转子窜动，进而破坏压缩机内部零件【3】。

2.故障处理
通过安装温度感应器的方法监视轴瓦温度、轴承润滑油温度变化，如果超过设计值立即进行处理，避免损坏其他零件。

设置轴向位移指示器，对轴向窜动位移进行控制，发现超标情况及时停机处理。

【结束语】
综上所述，本文结合理论实践，分析了透平压缩机转子系统常见振动故障分析及处理，分析结果表明，透平压缩机在生产中，如果操作不当、磨损严重、超运转周期等，经常会发生一些故障。

需要加强巡查、精心维护，及时发现问题及时处理，从而将故障控制在萌芽状态，避免引发更加严重的故障。

但零部件材质、制造精度等引发的故障是不可控的，需要严格控制材料质量才能降低故障发生的概率，为透平压缩机安全、持续、稳定运行营造良好的环境。

【参考文献】
[1]苏敏,董红波,朱建勇,马龙强.透平压缩机在氯碱生产中的实用操作[J].中国氯碱,2018(07):24-26.
[2]李帅.浅析大型透平压缩机防喘振安全控制[J].深冷技术,2017(06):17-20.
[3]王梓荣.TC-450型透平压缩机检修过程中重要控制点分析[J].氮肥与合成气,2017,45(08):18-19+31.。