摘要：离心式压缩机以其高效、适用介质广而在炼化企业中得以广泛的应用。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，并利用相继的通流元件使气流减速，将动能转变为压力的提高。空压机的运行稳定性历来得到单位的高度关注，压缩机的振动故障检测及分析、预防显得尤为重要。
关键词：空压机；振动异常；现象分析；处理
1离心式空压机工作原理
离心式空气压缩机原理与电机相似，主要由转子与定子组成，转子主要是转轴、轩轮、平衡盘与推力盘等，定子主要有气缸、轴承等。在转子与定子间设有密封元件。电动机会带动空气压缩机的主轴叶轮转动，在离心作用下，气体将甩到扩压器中，通过叶轮不断旋转，气体则会不断地甩出去，保持空压机中的气体不断流动。气体由于离心的作用而压力不断增大，以较大的速度离开叶轮，动能转变为静压能，进一步增大了气体的压力，目前还有多个叶轮串联的方式达到需求的压力要求。
2振动产生机理
空压机的振动是系统运动部件产生的不平衡激励所引起的，主要包括往复惯性力，旋转惯性力和倾覆力矩。（1）往复惯性力。空压机的活塞上下往复运动，带动连杆小头也沿着气缸中心轴线上下运动，两者在运动过程中产生往复惯性力。（2）旋转惯性力。空压机的曲柄在电机带动下不停旋转，同时与其连接的连杆大头也围绕曲柄中心线转动，两者在旋转过程中产生旋转惯性力。（3）倾覆力矩。倾覆力矩是活塞侧压力对曲柄中心产生的力矩，该力矩会使空压机产生倾倒趋势，造成空压机左右摆动。
3空压机振动异常现象的分析及处理
3.1叶轮和转子故障的处理
导致叶轮损坏这一故障的主要原因就是异物的进入，一级吸气管道当中所存在的异物主要就是由于吸气滤芯破坏，所以在开展运维工作的过程中应该对反吹装置进行定期的检查，确保吸气滤芯完好无损。二、三级吸气管道当中的异物主要就是由于冷却器损坏、Y型密封胶条损坏、冷却器刺片损坏的情况下将异物吸入到了吸气管道当中，并与处于高速旋转的叶轮发生碰撞，从而也就会引起叶轮损坏这一故障。所以应该每6个月对其进行一次检查，在检查的过程中应该用手去摇动Y型密封胶条，如果感觉其弹性已经丧失，应该对其进行及时的更换。在将叶轮装配到转子上面之后，动静平衡的精度要求是非常严格的，在使用的过程中，通过吸气过滤芯穿过的非常细微的粉尘与冷凝水相结合之后，与处于高速旋转的叶轮发生碰撞，使其非常牢固的附着在了叶轮的表面，从而使得转子原有的动平衡精度降低。在对叶轮进行清洗的时候，首先应该利用专用的清洗剂将其湿润，10-15min之后发现处于叶轮之上的垢污已经软化之后利用牙刷状的钢丝刷细致的清洗叶轮的每一个部位，然后利用清水进行反复的冲洗，从而有效预防残留在叶轮表面的清洗剂与空气当中的杂质或者叶轮上的润滑油发生化学反应，进而形成比较难溶的物质，进一步影响转子动平衡的精度。
3.2异常振动和噪声处理方法
通过上节的机理分析，可以发现振动与噪声之间存在一定的关联性。例如，振动会激发空压机的运动机构以及表面结构向外辐射噪声。因此，控制振动也会相应减少机械方面的噪声。振动控制通常从两个方向实施:一方面是设计平衡装置，从振动源头上减少振动的产生;另一方面是采用隔振装置，从传递路径上减少振动的传递。对于噪声控制，前面也提到电磁噪声不是本次研究的重点。机械噪声一方面可以通过安装平衡机构减少不平衡力与力矩的产生，另一方面，可以优化阀片结构减少冲击噪声。对于气动噪声，一方面可以在机体的闲置空间设置缓冲腔，另一方面可以通过在进排气管道上安装消声器(}l。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆消声器的安装不需要改变空压机的原有结构，简单方便，降噪效果明显。因此，消声器是减少气动噪声最简单有效的方式。
4实例应用分析
1#、2#两台空压机为某石化厂保障全厂用气关键机组，型号为5CⅡC250MX3，流量40000Nm3/hr，进气压力0.82bar，出口压力6.1bar，电流440A，功率3858kW。为齿轮式多轴压缩机，由电动机通过联轴器直接驱动增速机的大斜齿轮，三根单齿轮轴、单叶轮形式的转子呈正三角形分布在增速机的主动齿轮圆周面上，经增速后一级转子可达到12000r/min。一级水平轴、垂直轴振动报警值为33μm，联锁值为38μm。2006年10月安装完毕交付使用后，1#、2#空压机一级振动值为21～24μm。在以后的间歇断续运行当中，先后出现由于电网、管网异常波动，定位器故障、仪表不正常等问题，造成空压机非计划停机，振动值逐步上升。2#空压机从2008年10月份连续运行3个月，一级振动值就从22μm上升到35μm。分析造成振动的原因主要是：（1）转子动平衡破坏，造成转子不平衡的原因很多，按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐变性不平衡和突发性不平衡这几种状况。原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的，如出厂时动平衡没有达到平衡精度要求，在投用之初，便会产生较大的振动。渐变性不平衡是由于转子上不均匀结垢，介质中粉尘的不均匀堆积，介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的磨蚀等因素造成。其表现为振动值随运行时间的延长而逐渐增大。突发性不平衡是由于转子上零件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成，机组振动值突然增大后稳定在一定水平上。（2）入口碟阀安装位置错误，1#空压机，2009年1月8日凌晨3：27，再次运行突然异常，一级振动值回零30秒，随后，X轴上升到33μm、Y轴上升到30μm运行。针对两台空压机振动值保持报警状态，逐一排除工艺、仪表、检修、电网等因素影响后，经过转子动平衡、轴颈修磨、更换转子等工作，转子振动值有所下降，但大都在20μm以上且不能保持。进一步分析中发现入口碟阀安装位置有问题，距离叶轮进口仅有1.2米，由于冬季、夏季空气密度不同，碟阀开度为冬季46-48%，夏季56～58%。气体经过入口碟阀后，形成紊流气体冲击叶轮，是造成一级振动值大的主要原因。处理措施：（1）1#空压机修磨转子，更换转子；（3）空压机入口碟阀移位。2009年2月16日，对2#空压机入口阀移位。入口阀吊卸下来后，发现在入口阀后面连接的膨胀节衬里下部出现焊口开裂、缺口。解体发现，一级叶轮叶片有碰撞、磨损痕迹。证实“紊流气体使一级叶轮受到局部较大的冲击，造成转子振动大”是2009年1月8日凌晨一级振动值突然异常的真正原因。在一、二级转子转动平衡后，2009年3月5日试车，一级振动值为12～14μm，大幅下降，效果非常明显。根据2#空压机的故障分析，2009年3月18日，对1#空压机入口阀移位。同样，发现在入口阀后面连接的膨胀节衬里下部出现焊口开裂。检修后，一级振动值均为11～12μm，效果更为明显。通过蝶阀移位后1#、2#空压机振动值下降约10μm。
5结束语
综上所述，空压机是一种压缩空气的设备类型，可用于相关空气动力设备，实现巷道通风、高压空气爆破采煤等，具有极高的应用价值。而空压机运行中，可因故障干扰，导致空压机振动异常和噪声产生，造成安全风险。对离心式空压机的振动故障进行有效诊断与处理是保证离心式空压机安全稳定运行的客观需要，是工厂经济效益得以保证的前提。
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论文作者:侯一柯
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：叶轮论文; 空压机论文; 转子论文; 噪声论文; 惯性力论文; 气体论文; 不平衡论文; 《电力设备》2020年第1期论文;