离心式压缩机振动故障原因分析及处理措施
代金阳 郭占军 林超 苗茁
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代金阳 郭占军 林超 苗茁,. 离心式压缩机振动故障原因分析及处理措施[J]. 动力技术研究,20232. DOI:10.12721/ccn.2023.159253.
摘要: 离心式压缩机具有流量大、转速高、运转平稳、连续工作以及易损件少等特点,在油田企业生产扮演了非常重要的角色,因此,其能否保证良好的工作状态与企业的经济效益有着密切的联系。使用故障诊断技术是非常具有必要的,通过提前发现故障隐患的方式,预防、控制故障的发生,从根本上改善当前压缩机维护过程中失修、过修的问题、保障压缩机安全平稳工作。
关键词: 压缩机;机振动故障;原因分析;处理措施
DOI:10.12721/ccn.2023.159253
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前言

随着石油化工技术的飞速发展,离心压缩机越来越多地应用到生产实际中,不断朝着高转速、高压力、大流量方向发展。并且作为心脏设备发挥着极其重要的作用。因此如何使离心压缩机安全、长周期稳定运行,成为目前人们关注的首要问题。而在离心压缩运行过程中最常见的故障就是机组的振动故障。机组振动轻则降低运行周期、缩短机器寿命、增加环境噪声,重则造成机件损坏、产生突发事故影响生产造成严重损失。鉴于机组振动的严重危害性,我们必须对离心压缩机振动原因、机理、特征进行深入了解。对造成振动的因素进行深入的研究分析,摸索出准确判断振动故障的方法和经验,从而正确地指导检修,指导工艺操作,减少和避免振动故障的发生。

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。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振动故障原因分析

2.1转子达不到完全平衡

在制造与安装离心式压缩机时,受加工技术与材料质量等因素影响,转子质量无法完全依照中心轴对称线均匀分布,转子不可能达到完全平衡,因此旋转中心线与转子质量中心会存在偏心距。在旋转过程中,受周期性离心力影响,转子对轴承形成荷载力,造成压缩机振动。转子不平衡原因主要包含:材料、设计及加工三方面。其中材料原因是指材料耐磨性不良,运输中易发生变形造成质量分布不均匀;铸件有气孔。设计原因是指转子几何形状为非对称状态。加工原因则是切削存在误差,焊接及其修磨没有完全对称。

2.2 转子不对中

转子不对中,主要分为三种,分别是平行不对中、角度不对中以及组合不对中三种。常见的判定方法主要分三类,分别是:在机组热态时对其对中情况进行检查;观察轴承油压力的变化,如果出现压力减小的情况,则表明轴承下半内表面与轴颈的间隙增大,反之则是间隙减小;最后一种则是利用振动信号对不对中情况进行检查,由于大多数振动都是多种因素共同作用造成的,因此我们不仅要测量相位、还要测量轴向和径向振动,通过多方面的测量来进行准确判断。

2.3旋转失速与喘振

旋转失速与喘振是离心式压缩机特有的一种振动故障。离心式压缩机运转过程中,气体流动分离是造成压缩机旋转失速与喘振的重要因素。旋转失速主要是由于介质进入叶轮方向角与叶片进口安装角不一致造成的。其特征主要表现为:压缩机进入旋转失速状态后,流量基本保持稳定,扩压器与叶轮出现失速,超出控制范围;在各流道内反方向环状运动的气旋涡流使其内压力对称性遭到严重破坏,而喘振则是失速的深入表现,可对机组造成严重危害。在实际工作中要根据离心式压缩机故障检测经验判断喘振故障,其特征主要表现为:机壳与轴承出现剧烈周期性振动,压缩机进气流量与出口压力出现大的周期性脉动,噪音变大等。

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设备

对离心压缩机的主轴进行检查,发现其设备正常;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,这同时是造成离心压缩机振动故障的原因,他可以造成转子的动平衡破坏,导致了设备内转子产生了不平衡,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。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,及时做出维修对策,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。

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。离心式压缩机在发生振动故障后,会对机器的正常使用、使用寿

命以及生产效率等造成严重影响。因此要对离心式压缩机做好日常维护工作,保证离心压缩机的稳定运转。笔者总结离心式压缩机的维护对策,如下:(1)定期对离心式压缩机的振动幅度及位移范围进行监控,利用技术检测、数据观察以及听音等方式,分析该离心式压缩机是否存在正常运行状态下,从而保证机器的安全使用。(2)对离心式压缩机油质严格进行检测,对压缩机内各段压力、温度、流量以及转速等所有设备参数进行分析,明确机组工作点的位置,针对偏离正常工作点的离心式压缩机的数据进行调整,确保机组稳定运转。(3)对离心式压缩机振动轴的实际位移情况加以监视,认真观察记录,一旦发现异常就应及时采取有效应对方案。(4)对机器各个部位的保温情况进行检查,其检查防腐工作是否做到位,一旦发现损坏情况就应及时修复,保证设备的清洁。

4 结束语

离心式压缩机震动情况出现的原因主要来自于设备内部的堵塞形成的不平衡、转子在制造过程中出现的中心偏差、部分设备材料的质量不足出现的氧化问题等。通过以上问题的分析可以进行如下应对措施,及时对设备进行清理、调换更适合的设备材料、使用科学技术进行离心式压缩机工作的实施监控等,为确保离心式压缩机的工作安全高效的运

行。
参考文献:

[1] 吴俊学.离心式压缩机故障原因及处理方法[J].设备管理与维修.2021(21).63-65

[2] 尹永伟.离心式压缩机故障原因分析及处理措施[J].化工管理.2019(25).176-177