浅析离心式压缩机的振动及控制措施

浅析离心式压缩机的振动及控制措施

发表时间：2019-07-30T15:09:44.213Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：刘长松

[导读] 摘要：离心式压缩机在实际应用中，会因种种因素的影响出现压缩机振动的情况，影响离心式压缩机的使用效率，只有找到引起离心式压缩机振动的原因，并结合实际检修工作，采取相应解决措施，才可以确保离心式压缩机的平稳运行。

中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部天津市 300271

摘要：离心式压缩机在实际应用中，会因种种因素的影响出现压缩机振动的情况，影响离心式压缩机的使用效率，只有找到引起离心式压缩机振动的原因，并结合实际检修工作，采取相应解决措施，才可以确保离心式压缩机的平稳运行。以下本篇就来探讨离心式压缩机振动的影响因素及控制措施。

关键词：振动；离心式压缩机；控制

引言

离心式压缩机在现代化生产中发挥着巨大的作用，一直被看作是石油、化工、冶金等行业的重要设备。在空压站工段中，离心压缩机属于高速运转的设备，在运行时离心压缩机振动的产生，若是其振动值超过规定的范围时，就会引起振动故障，造成空压机机组静动件的摩擦与磨损，引发设备的停机，更严重的甚至会影响其他生产装置的安全生产。

1、离心压缩机

离心式压缩机是一种叶片式旋转机械，它利用叶片和气体的相互作用，提高气体的压力和动能，并通过扩压器使气体减速，将动能转变为压能。机组在高速运转中，随工况及使用条件的变化，会产生不同程度的振动【1】。离心压缩机运行过程中比较容易出现振动故障，若压缩机的振动故障不能及时排除，就会对企业的生产中带来严重的安全隐患。因此，应该积极针对离心压缩机的振动故障进行分析，找出离心压缩机振动故障的原因，并给出故障维修的解决方法，确保今后离心压缩机的安全稳定运行。

2、产生离心式压缩机振动的因素分析

离心压缩机在使用中造成振动故障的原因有很多，目前空压站共有6台离心式压缩机，其中英格索兰的2ACII55M×3型空压机已经使用20多年，故障率较其他压缩机略高，主要反映在振动问题方面上，只要能够解决振动问题，就能使其更好运行。

2.1喘振因素

当压缩机流量减少到一定程度时，离心式压缩机会出现周期性的低频大振幅的气流振荡现象，并发出“哮喘”声，同时机身也会剧烈振动，这种现象即为喘振。在正常流量下正冲角 i≈0；与流量减小时，i>0 气体的流动状态相比，压缩机入口压力很快下降，压缩机出口段压力并没有下降，导致气体出现倒流【2】。倒流进来的气体压出去，使压缩机内部流量减小，引起气体再次倒流，周而复始流量时断时续，压力忽高忽低，从形成压缩机振动。通常现场表现会很明显，例如：1）压缩机的出口压力最初先升高，继而急剧下降，并呈周期性大幅波动。2）压缩机的流量急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现空气倒灌至吸气管道；3）拖动压缩机的电机的电流和功率表指示出现不稳定，大幅波动。4）机器产生强烈的振动，同时发生异常的气流噪音。

2.2机械振动因素

离心式压缩机中，电动机和压缩机转子之间的膜片联轴器，对离心压缩机的轴系中心没有较强的补偿能力，刚出厂时转子的动平衡还是比较好掌握的，但是在运行一段时间后，其振动的逐渐增大有可能会导致转子弯曲或产生新的振力，轴上出现裂纹时，初期扩展速度很慢，径向振动值的增长也很慢，但裂纹的扩展速度会随着裂纹深度的增大而加剧，从而导致离心压缩机振动故障的发生。还有就是离心压缩机中的轴承磨损问题，这样会导致轴承的支撑力度降低，工作时就较容易生产很大的工频振动，从而导致离心压缩机产生振动故障。离心压缩机振动故障的原因就是机组振动的异常，可能导致的轴承缺陷，导致振动增大，从而引发离心压缩机的振动故障。离心式压缩机的转子不对中，这样不仅会改变原有转子轴颈与轴承的相互位置，也将会改变轴承工作状态，降低离心式压缩机轴系的固有频率。同时，在离心式压缩机中，由于轴系的转子不对中，也将会使转子受力与支承附加力产生变化，导致转子异常振动，使离心式压缩机轴承在早期出现损坏。

2.3其他主要因素及特征

3、制定离心压缩机振动控制措施

3.1更换离心压缩机故障部件

例如对离心压缩机的主轴进行检查，发现该部件正常；再对离心压缩机的叶轮进行检查，发现叶轮中粘附的杂质厚度为2～4mm，这是造成离心压缩机振动故障的原因，它可以造成转子动平衡破坏，导致机组转子产生了不平衡，引发离心压缩机的振动升高，因此要将叶轮拆下并清除叶轮上的杂质，更换故障的设备部件【3】。在解决振动故障的方法中，可以先拆开离心压缩机的后端盖，并进行装配技术数据的检测，发现压缩机的叶轮与吸入隔板、叶轮迷宫密封环都发生了摩擦，从而使得离心压缩机的转子产生了振动异常。对此我们要将离心压缩机内的杂质清除掉，还要及时换掉损坏的机器部件。对离心压缩机的轴承进行检查，发现在离心压缩机中轴承的轴向和径向都发生了位移，从而使得离心压缩机转子振动增大，因此应该更换离心压缩机的轴承，使得其轴向间隙保持在0.30mm，这样才能满足工作需求。

3.2加强机器故障排查

离心压缩机在运行时，对于离心压缩机振动故障的原因，大都是由多种因素共同作用的结果，因此应该及时做好离心压缩机振动故障的排查工作，才能正确判断引起振动故障的原因，及时作出维修对策，使得离心压缩机可以正常运行。利用测振工具，对实际生产中使用

的离心压缩机进行振动曲线与振动频谱图的综合分析，进行离心压缩机的振动故障排查。可以使用S8000机组状态监测系统（天津石化已在有关机组上使用），把空压站压缩机的数据上传到主机进行分析，在出现故障的时候，可以得出相关结论，再和现场进行比对，找出最后的原因，这样可以大大缩短检修时间，提高故障解决效率。

3.3优化离心式压缩机转子结构

提高离心压缩机转子临界转速，将压缩机转子工作转速同临界转速比设置在小于2.5 ~ 2.6为好。对于离心式压缩机转子中间气封，也尽量可以采用整锻式，这样可以减少气体间隙的振荡，降低内摩擦失稳的发生。改变离心压缩机转子密封结构，降低其密封的压差，并改变离心压缩机转子润滑油的粘度，采用可倾瓦轴承到压缩机中，有效减小油膜交叉项与间隙激的振力耦合，控制密封轴向的间隙。

3.4加强离心压缩机维护工作

离心压缩机出现振动故障不仅影响使用寿命还会影响生产效率，因此应该做好离心压缩机的日常维护工作，这样才能确保离心压缩机在工作中能及时运行。对离心压缩机定期监控其振动与位移的范围，通过听音、观察、检测等方法来判断设备的运行是否正常，确保设备在使用中的安全【4】。定期检测离心压缩机的油质，并分析压缩机中各段内的压力、转速、温度以及流量等设备参数，以确定压缩机机组的工作点位置，对于偏离正常工作点的机组应进行相应的数据调整。还要随时监视离心压缩机的振动轴位移情况，还要认真做好观察记录，对于异常情况一定要及时分析和采取相应的调整措施。在对离心压缩机的日常维护中，还应检查机器各部位的防腐工作，观察其是否完好，对于发现破损的地方也应及时的进行修复，并且还要时常保持离心压缩机设备的清洁卫生。离心压缩机的振动故障是较为常见的，做好离心压缩机的日常维护工作，对改善其故障和提高工作效率都有着很大的益处。

结论：

由上可知，在现代化的工厂生产中，对于离心压缩机在生产过程中出现的振动故障，应该给以及时的故障排除工作，可以使用频谱分析进行故障检测，并根据故障原因采取良好的处理措施，使离心压缩机可以达到了良好的减振效果。这样，不仅可以提高离心压缩机的质量安全和工作效益，还能给企业的发展带来更大的经济效益。

参考文献：

[1] 刘军峰. 离心式压缩机止推轴瓦故障分析及解决措施[J]；润滑与密封，2013，24（08）：31-32.

[2] 汤小践，沅江. 大型立式离心泵轴瓦的磨损修复[J]；水泵技术，2011，14（12）：76-77.

[3] 唐玉龙，李晓平，陈晓华，赵春贺. 离心压缩机变转速特性曲线拟合法[J]. 佳木斯大学学报（自然科学版），2012，07（18）：41-42.

[4] 雷跃强. 离心压缩机串联运行的控制方案研究与实现[J]. 石油化工自动化，2011，06（34）：45-46.