离心压缩机转子稳定性及轴位移故障防治关键技术研究

梅立雪

摘要：离心压缩机在现阶段工业生产的过程中不仅广泛应用于金属的冶炼和气体输送等需要进行分离的工业生产流程中，还适用于很多私有工业企业的生产过程，因此确保离心压缩机在使用时具备良好的使用性能，是当前负责工业生产设备维修和维护的工作人员的主要责任和义务，而在离心压缩机的使用过程中，经常会存在转子的稳定性能不高或者轴位移的故障。基于此，本文通过分析导致离心压缩机转子稳定性能出现问题或者轴位移故障的原因，探究如何进行相应的防治。

关键词：离心压缩机;转子稳定性;轴位移;故障;防治

0  引言

通过研究离心压缩机的转子稳定性和轴位移故障，不仅能够保障工业水平得到有效的提高，还能够为后期齿轮轴系和轴承耦合系统的动力学分析提供良好的数据基础，由于在离心压缩机中影响转子稳定性和轴位移故障的主要元部件为滑动轴承，所以通过对滑动轴承，静特性和动特性的分析及测验，能够有效的提高高端轴承的应用效率，并且防止由于滑动轴承出现故障，而影响离心压缩机的使用质量。同时对其动静特性进行分析，还可以克服关键技术上可能出现的难点，使滑动轴承的仿真效果能够更加精确。

1  造成离心压缩机转子稳定性及轴位移故障的原因及表现

1.1 离心压缩机转子稳定性及轴位移故障的原因

当前无论是转子的径向振动还是轴向振动，都与离心机的稳定运行具有密切的联系，如果离心压缩机的转子稳定性得不到保障，不仅会导致整个离心压缩机的使用效率下降，还会影响工业生产质量。所以必须要明确现阶段导致离心压缩机转子稳定性出现故障或者轴位移出现故障的具体原因。造成离心压缩机中转子稳定性得不到保障的原因，主要有以下几种：

首先是由于在轴承的使用过程中需要加入润滑油，而润滑油膜产生了油膜的震荡或者涡动造成转子稳定性得不到保障，从而使整个离心压缩机机组的运行出现故障。

其次是在转子长时间的运行过程中，可能会由于运行环境相对较差，从而使轴承出现了过为严重的磨损现象，引起了转子的倾斜和转轴的位移。然后是造成离心压缩机转子的轴位移故障的主要原因是，在离心压缩机的运行过程中，如果出现了超负载运行或者长时间的运行，将会导致转子出现轴位移现象，并且使整个离心压缩机组出现报警及停车，同时当轴向位移过大时，还可能造成离心压缩机中的密封圈受损，从而对离心压缩机中其他部件产生严重的冲击力，既破坏了轴承的油膜稳定性，又导致整个压缩机的使用寿命下降。

最后造成轴位移故障及转子稳定性得不到保障的原因是，在离心压缩机的应用过程中会有平衡盘来保证轴向力的稳定，而由于在滑动轴承的推动过程中，需要承担一部分轴向力。如果轴向力的压应力相对过大，将会导致周围以增大，从而引起离心压缩机中轴的温度升高，破坏油膜的稳定性。综上所述，造成轴位移故障的原因主要有油膜的厚度以及轴承的间隙出现故障或者润滑效果不佳，以及轴向力的力度相对过大等。

1.2 离心压缩机转子稳定性及轴位移故障的表现

为了确保离心压缩机能够正常使用，需要及时的恢复到初始状态，因此在离心压缩机的运动状态受到干扰以后，整个离心压缩机机组系统会出现相应的抗击力，并且保证离心压缩机可以更加稳定的运行，所以，针对离心压缩机出现的震动过大的问题，为了不降低机组的运行能力，必须要提高稳定性。因此这就需要使用性能更加良好的滑动轴承，既要确保轴位移能够在受到过大的压应力的过程中还符合位移标准，又要确保转子不会出现倾斜现象。在离心压缩机的使用过程中，经常会面临以下几种问题：

首先是超负载运行，超负载运行不仅对离心压缩机的运行稳定性造成了严重的影响，还会对整个生产机组设备的稳定性产生一定的影响，所以，保证在超负载运行的状态下，离心压缩机依然能够维持转子的稳定性和轴位移的标准性非常重要。

其次是在温度相对较为极端的情况下，使用离心压缩机时，还可能会造成滑动轴承出现过多的磨损现象，从而降低滑动轴承的使用寿命以及离心壓缩机的使用性能。

然后是在针对滑动轴承进行润滑的过程中，润滑介质也可能会出现层流或者湍流并存的状态，如果出现了这一状态，将会对轴承的性能提出更高的挑战。

在低速运行状态下，要确保油膜的厚度能够满足运行的要求，而在高速运行的状态下由于动力学特性，离心的惯力可能会增强，而如果在重载的情况下，将会导致滑动轴承的接触面积增大或者出现较为严重的发热问题，从而引起滑动轴承出现变形现象，为离心压缩机的使用带来严重的挑战，因此通过合理的测试技术，提高高端轴承的使用性能，是当前确保离心压缩机转子稳定性和轴位移正常的关键技术。

2  离心压缩机轴位移故障排查措施

2.1 离心压缩机轴位移故障类型及排查

在离心压缩机的使用过程中，如果转子的稳定性受到影响或者出现了轴位移故障，必须要采取相应的排除故障的措施，这样才能够保证离心压缩机，可以得到及时的维修，并且不会影响整个生产线的生产过程。针对离心压缩机在运行过程中，造成轴位移故障的不同原因，需要采取不同的排故措施。

首先是当发现轴位移在脉动的过程中不是正常的工频，将会导致轴向力也会出现非工频脉动的现象，因此必须要针对这一现象进行及时的检查，当由于这一原因造成轴位移出现故障时，其主要的特征量是气流不均匀，造成对轴的冲击或者出现喘振现象。针对这一现象采取的排故措施，首先需要对离心压缩机的进气装置进行相应的检查，在明确的进气装置无故障以后，应该采取防喘振的相关措施。

其次是当轴向力的大小正常，并且轴瓦的温度正常，而周围依然出现了逐步增大的故障时，这时主要表现在滑动轴的润滑效果可能出现了问题，并且造成滑动轴的摩擦增大，从而引起滑动轴的磨损或者放电腐蚀现象，针对这一现象进行相应的排查措施的主要流程是需要检查滑动轴及离心压缩机中其他润滑系统是否出现了故障，在检查的过程中一定要确保在停车的状态下进行检查，防止出现其它安全事故。

然后造成轴位移出现故障的主要原因是轴向力出现了超过最大限制的问题，从而导致轴瓦的温度增加，因此引起轴位移的程度突然增大，引起停机事故，其主要的特征量表现为轴向力的增加引起轴承的损坏。针对这一现象采取的排故措施是首先将离心压缩机所在的机组进行停车检修，并且要相应的增加止推盘的面积，以及增大对止推盘两侧的压力差，这样可以确保及时的检测出导致轴向力增大的因素，并且要开启轴向力的自愈调控系统。

最后一个离心压缩机的故障是由于轴向力的逐渐增大，导致轴瓦的温度逐渐增高，而使轴位移越来越大，其主要的特征量表现为机件或者平衡盘的密封遭到了损坏，这时的主要排故措施是需要停车检修，并且及时的启动轴向力的自愈调控系统。

2.2 轴位移故障的处理措施

即使采取了合理的排故措施，仍然不能够保证离心压缩机在后期运行的过程中不会出现轴位移故障，因此针对轴位移故障必须要找出造成轴位移故障的直接原因，以及采取合理的改善措施，通过对其研究，表明在针对空气压缩机组进行探测的过程中，引起轴向力出现变动或者止推盘的主推面出现破损的原因是，在不断的运行过程中造成滑动轴出现了静电腐蚀现象。从而造成轴位移的波动较为强烈，以及轴位移的限值超出了标准规定范围，因此必须要对静电腐蚀现象采取合理的防控措施。同时当润滑油的质量得不到保证，或者出现了变质问题时，也可能会造成整个离心压缩机的润滑系统遭到破坏，从而引起轴位移故障。当氯气进入到润滑系统以后，可能会造成加速静电腐蚀现象，因此必须要确保能够在润滑系统中加入保护气，防止氯气或者其他活泼性相对较强的气体进入到润滑系统中，影响润滑油的使用质量。

3  离心压缩机转子稳定性问题排查措施

当前影响离心压缩机中转子稳定性的主要原因是，滑动轴承在使用的过程中，可能会由于高温出现了积炭问题，或者出现了偏斜和磨损问题，这样不仅会导致离心压缩机中的轴承温度过高，还会导致离心压缩机的径向振动幅度增大，从而使转子的稳定性受到影响。由于径向的滑动轴承的刚度以及阻尼系数和转子的稳定性有密切的联系，所以分析转子轴承系统非常必要，除了要对径向的滑动轴承进行性能的测试以外还要对其动力特性的参数进行相应的研究。其中研究的方法主要包括对滑动轴承静态在何状态下的运行进行研究以及在动态载荷状态下的运行进行研究，还要明确滑动轴承受到不同激励时具体的表现状态，同时不平衡量也可能会对滑动轴承的使用性能造成影响。

因此根据以上几个方面的分析可以明确在测定轴承系数的准确性时，可以使用不同的方法。现阶段我国常用的研究方法为，主要根据激励参数和不平衡量参数采取不平衡响应法及外部激励法。这两种方法，一个是在时域内进行测量，另一个是在频域内进行测量。不平衡响应法的主要使用流程是将不平衡量作为激励，并且尽量减少信号产生的噪声，这样可以更加精确的辨别轴承的动力特性系数还可以建立轴承参数模型，并且根据实际的使用情况设计模型的环境。而在激励法的使用过程中则主要利用电磁轴承激励转子，从而获得激励力及振动响应。

4  结束语

综上所述，如果离心压缩机的转子出现了失稳情况，或者轴位移出现了故障，将会导致离心压缩机中转子的径向振动和轴向振动无法顺利完成，从而影响整个生产机组的正常运行，因此必须要通过高端轴承的設计以及动力学分析，提高离心压缩机的使用效率。

参考文献：

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