离心式压缩机振动故障及应对措施探讨

薄磊 姜娇

【摘 要】随着我国工业技术的不断发展，离心机已经在我国很多工业企业中得到了很好的普及。而高效率，高转速的离心压縮机更是得到了很多大型企业的青睐。而离心压缩机是一种高精度压缩机，如果在使用过程中出现了振动的情况，那么会对日后的压缩机使用情况产生严重的安全隐患，导致企业在生产过程中浪费时间，增加成本。因此对于离心压缩机振动的排除十分重要。文章就离心压缩机振动的产生原因进行了分析，提出了防止离心压缩机振动的方法。鉴于此，本文对离心式压缩机振动故障及应对措施进行了分析探讨，仅供参考。

【关键词】离心压缩机；振动；分析；对策

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。在某车间中，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。

一、离心式压缩机的结构和工作原理

离心式压缩机结构如图1所示。

C3000MX3离心式空气压缩机，是一台由电机驱动，单级吸气，单级排气的三级压缩的离心式空气压缩机。电机通过联轴节与压缩机增速箱输入轴相连，再通过齿轮增速箱大齿轮带动周边3个小齿轮输出轴，其中一级转速：18000r/min，二级转速：25000r/min，三级转速：34800r/min。三根轴的后端均为径向止推轴承及五瓣瓦式自动调心滑动轴承，前端为五瓣瓦式自动调心滑动轴承。轴封为浮环式密封。同步电机功率为：2145kW，转速为：1500r/min。当被压缩的气体通过安装在机组上的进气装置进入压缩机一级压缩，叶轮给气体加速，气体进入扩压器，并将部分速度能转化为压力能。机组的中间冷却器将压缩过程中产生的热量带走，从而提高压缩效率。气体在运动的低速区通过不锈钢水气分离器，除去其中冷凝水，当气体被强制通过不锈钢分离器后，气体所带的水分降低了。这样的过程不断连续重复，直到压缩机达到了所要求的工作压力。

二、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，针对三星TM1250-2型号的离心压缩机，是由功率为1450kW，转速为2970r/min的电动机来直接驱动的，而且离心压缩机在生产中的作用就是将空气进行1级、2级和3级的加压，然后输送出去。

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。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，比如：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、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，从而导致离心式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。离心式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。

三、制定离心压缩机振动控制措施

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。

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。

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。

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。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。

结束语

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：

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