摘要：离心式压缩机日常运行过程中典型的故障就是由机组振动而引起的机械故障。鉴于振动故障对压缩机运行的严重危害性,必须对离心式压缩机的振动原因及特征进行深入分析,对产生机组振动的机理进行深入的研究,探索出能够准确判断振动故障的方法,不断总结经验,从而指导压缩机的工艺操作、日常检修及维护保养,避免或减少振动故障的发生。
关键词：离心式压缩机；振动原因；故障排除
一、离心式压缩机概念
离心式压缩机也称透平式压缩机，其主要作用是将气体压缩，由转子与定子两个结构构成。离心式压缩机的工作过程：叶轮高速旋转使周围气体随之转动，通过离心作用将气体推送到扩压器中，在叶轮周围形成真空环境，外界气体便会进入到叶轮内。经过叶轮的不断转动使气体形成反复的吸入排出，从而保证了气体的不断流动。
某化工厂压缩机型号：BCL403，设计流量60500Nm3/hr，转速11957r/min，介质氢气 ，进出口压力0.54/0.60MPaA ，进出口温度40/61℃。
二、引起离心式压缩机振动故障的主要原因
1、转子运行不良造成压缩机振动故障
在压缩机安装 、检修过程中因装配误差、材料缺陷等问题造成振动值升高是引起机组振动故障最为常见的原因，主要体现为转子动平衡不良和转子对中不良两大故障。 ①转子动平衡不良加剧机组振动。离心式压缩机作为旋转设备，其转子无可避免地要受到加工技术、装配误差及材料质量不均匀等因素的影响，因而旋转设备的转子无法实现绝对平衡，即便转子质量中心与旋转中心线间的偏心距在可允许范围内，仍然会由于轴承因周期性离心力的干扰产生振动。不仅如此，在压缩机连续运转的情况下，转子不平衡会造成介质中的粉尘颗粒在转子上不均匀结垢，使原有不平衡问题进一步恶化，同时运转过程中气体中的杂质会对叶轮造成物理磨损，而且气体中的化学物质还会对叶轮造成化学腐蚀，致使叶片强度降低，而叶轮损坏后剥落的异物可能卡塞叶轮流道，进而产生叶轮动平衡不良， 最终使转子动平衡不良问题进一步恶化，使离心压缩机组振动随之增大 。②转子对中不良加剧机组振动。造成转子对中不良的主要原因包括如下三方面 ：一是由于装置设计建造时热膨胀计算误差较大从而导致压缩机运行剧烈振动，进而造成转子不对中；二是压缩机安装和日后检修时对中精度不高，导致压缩机运行时振动过高和机组基础沉降不均匀；三是导向系统未锁紧导致承载后变形。这三方面因素导致离心式压缩机在运行过程中引发各缸轴线之间对中不良的问题，进而加大机组各缸体轴向和径向的交变力，致使机组轴向和径向振值随之升高，同时振动升高又会逐渐加重转子不对中的问题，最终造成压缩机组振动过大和不对中问题同步加重，引发停机故障。
2、油膜震荡现象
离心力压缩机运行中，高速进行滑动的轴承经常会出现油膜震荡的情况，油膜振荡的情况主要是由于产生油膜力多形成的。出现油膜振荡情况后，伴随轴承转速的急速增高，震动情况不会有所减弱，震动的频率也基本不会发生什么变化。相对于载荷不相同的转轴，其发生油膜振荡的情况与发生半速窝动的情况是不完全一致的。轴承在运转过程中油膜的失去稳定转速，与转子的临界转速、轴颈与轴承下半表面的相对偏心率、转子载荷等因素都是有着重要联系的。
3、离心压缩机内的轴承磨损
将会降低轴承支撑力，在机组运行期间，也会产生较大振动，造成离心压缩机引发振动故障。
4、转子与气封之间的摩擦
转子与气封之间的摩擦，会严重影响到离心式压缩机运行过程，使其出现震动现象。工作中为提升离心压缩机的使用效率，需做到尽力减小叶轮顶的缝隙与密封间隙，以达到控制气体泄漏的效果，但是叶轮顶间隙与密封间隙缩小的同时，也会引起流体东西激烈震动的现象及气封与转子之间强烈摩擦的现象产生。通常出现的气封与转子之间的摩擦有两种类别：一种是大弧度摩擦造成的磨损；另一种是部分位置撞击造成的磨损。
三、离心式压缩机振动故障的防治及应对措施
1、加强实时监控，准确辨别转子运转不良的特征
由于振动引发离心式压缩机组故障停机并不是一蹴而就的，而是在长时间振动升高的过程中逐渐对机组造成的危害，因而除了要安装和不断更新 DCS 等动态监测控制系统 ，利用控制系统加强对压缩机组关键位置各项振动指标的实时监测之外 ，还必须掌握离心压缩机出现转子对中和动平衡不良问题时呈现出来的特征。不仅可以及时发现压缩机组存在转子对中和动平衡不良的问题，进而加以关注和预防，当控制面板上显示机组振动值过高时，能够快速排除其他原因。常用的判断转子对中不良的方法 ：①当离心压缩机运行时，要密切关注动态检测系统轴承油膜压力指标的变化，轴径与轴承下半的内表面间隙减与该指标呈反比，当压力值持续增大或者减小时，说明间隙随之减小或者增大，轴承对中不良 ；②密切观察动态监测系统的振动数值，当轴向或者径向振动数值持续升高时，要及时测量相位，判断是否存在转子对中不良情况。
2、调整气封材料
对离心式压缩机的震动现象进行调整，可以通过更换离心式压缩机的气封材料进行调整。常见的离心式压缩机使用的都是铝制的气封材料，铝制气封材料在离心式压缩机长期使用过程中，容易出现被氧化腐蚀的现象，受腐蚀位置清理工作很难实行，结果造成离心式压缩机的气封结构变形或者是出现断裂。转子在工作运行的过程中，由于强力的摩擦现象而引起震动。为减少设备震动的发生，需要将离心式压缩机原有的铝制气封材料进行调换，置换为相对稳定的四氟材料。这样从源头避免了气封元件的氧化腐蚀现象，降低了气封元件变形的风险，从而减少了离心式压缩机震动。
3、对叶轮进行认真检查
当检查到叶轮中粘附了工艺介质，介质为3毫米左右时，将会破坏转子动平衡，导致机器转子运行的不平衡，提高了离心压缩机振动幅度，而拆下叶轮后，将叶轮中的介质清除干净，更换发生故障的设备配件，就能够解决振动故障。因此在处理振动故障的过程中，将离心压缩机后端盖拆开，对装配技术数据认真进行检测，一旦检查到压缩机内的叶轮和叶轮迷宫密封环、吸入隔板产生摩擦，会导致离心压缩机转子出现振动异常。所以，技术人员在检修离心压缩机时，要将损坏机器部件及时更换掉。
4、置换冷却管
减少因外力产生的离心式压缩机震动现象，可以采用置换冷却管的方式。离心式压缩机的运行中有一项是换热工作，所以涉及到一个冷却管的部件。将冷却管置换为波纹管换热器，能够增加进入压缩机中的工艺气输送量与水量，减少结疤的产生，同时也提升了离心式压缩机的换热效果。因其波纹管换热器自身的特点，使用时可以解决因大量工艺气输入压缩机而不能快速冷却所导致的压缩机工作不全面问题。离心式压缩机在运行中出现常因外部因素引起设备堵塞导致的震动情况，而使用波纹管换热器恰好能够避免此类外界因素，在一定程度上提升了离心式压缩机的运行效率。
结束语
在工业生产中，离心式压缩机的作用巨大，尤其是石化工程建设中具有极为重要的作用。如果离心式压缩机在运行期间发生了振动故障，应及时通过频谱分析，做好故障检测工作，分析振动故障发生的具体原因，并采取相应对策，实现减振目的，确保机组的安全使用。
参考文献：
[1]潘向东,王明涛,张正祖,等.离心式丙烯制冷压缩机异常振动原因分析及故障处理[J].化工设备与管道,2013,12(11):433-444.
[2]刘文军.大型透平式离心压缩机振动故障分析及处理[J].中国设备工程,2012,10(09):
论文作者:穆大水,卢树辉,刘建宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/11
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