离心式压缩机振动故障分析与安全运行

王文超

摘要：由于离心式压缩机在能源工程中占据重要位置，一旦设备出现故障，将给能源化工工程带来巨大的损失。为保证能源化工行业施工的安全性，需要提升离心式压缩机的可靠性。文章介绍了离心式压缩机的结构、特性与离心式压缩机出现的震动故障，并对离心式压缩机的安全运行提出了合理化的解决措施。

关键词：离心式压缩机；振动故障；故障分析；安全运行；能源化工工程 文献标识码：A

中图分类号：TH452 文章编号：1009-2374（2016）16-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.030

化工企业中经常应用到离心式压缩机设备，化工企业施工过程中，一旦离心式压缩机出现问题，将可能引起整个工程的故障，造成巨大的经济损失。排除化工企业运行中的安全隐患，需要对离心式压缩机的质量进行提升，通过科学的方式改进离心式压缩机现存的质量问题，离心式压缩机在使用中常出现的问题是震动问题，震动问题的出现容易对设备元件造成损坏，降低设备的使用寿命。引起离心式压缩机震动的因素有诸多方面，全文对此进行了详细的分析，并提出了改进

建议。

1 离心式压缩机结构介绍

1.1 离心式压缩机概念

离心式压缩机也被称为透平式压缩机，其主要作用是将气体压缩，由转子与定子两个结构形成。离心式压缩机的工作过程是，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，这样外界的新鲜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除，保证了施工环境内的空气流通。发展初期离心式压缩机只适用于中亚力大流量的地方，所以并未受到重视，后期化工业的发展需求，才使离心式压缩机受到了重视。随着气体动力学的发展，促使了离心式压缩机性能的

提升。

1.2 离心式压缩机特性

离心式压缩机之所以在多种重工业中得到重用，必有其独特的性能，离心式压缩机的优势是：（1）离心式压缩机形成的气体量较大，组成结构相对简单紧凑，所以重量较轻、体积较小，在工程使用中不会占据过多的位置；（2）运行平稳，实际应用可靠性较高，因其设备的结构较少，所以为维护工作降低了难度；（3）离心式压缩机在化工实施过程中，可达到无油压缩；（4）离心式压缩机属于回转运动的设备，相对适合于工业气轮机的直接使用，促进了热能的综合使用。但同时离心式压缩机也存在其自有的问题，在下文中会做出分析。

2 离心式压缩机震动故障分析

2.1 转子不稳定

在对离心式压缩机的制造过程中，受到材料及技术等多方面的制约，使离心式压缩机的转子结构的质量分布无法实现理想中的中心线轴对称，所以无法达到转子的绝对平衡，使之在结构中旋转线中心线与转子质量中心线存在偏差。造成转子在旋转过程中受到周期性离心力的影响，加重了轴承的载荷，形成了离心式压缩机的震动现象。导致转子不稳定的因素来自于三个方面：首先是在材料使用上，制作时所采用的材料耐磨性能较弱，长期使用导致其不平衡的状态；其次是设计技术上，设计的旋转形状不对称，元件在轴承上的接触面粗糙；最后是加工时出现的问题。加工时切割的误差或者是在焊接中出现的缺陷都是影响转子平衡的因素。

2.2 转子对中偏差

转子不对中的表现主要有三种，包括平行方向的不对中、角度方向的不对中与组合方向的不对中三个方面。常见的分析方式有在机组热状态过程中对转子对称对中状态的检查，对轴承油压力的变化状态进行观察，如发现轴承压力减小，说明轴承下半内的表面与轴颈之间的缝隙加大，如发现轴承压力增大，则说明轴承下半内表面与轴颈之间的缝隙减小。还有一种方式是观察震动的信号是否对中，多数的设备震动都是由不同种因素同步反应形成的，所以在工作中不止要做到相位的测量，还需要对轴承进行测量，同时对径向震动也需要进行测量，经过多方面的检查分析出引起转子对中偏差的

原因。

2.3 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起始失去稳定转速，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。

2.4 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以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：一种是气封与转子之间出现的大弧度摩擦造成的元件磨损；另一种是气封与转子之间出现部分位置撞击造成的元件磨损。

3 保证离心式压缩机安全运行的措施

3.1 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将很难实行，结果是在成离心式压缩机的气封结构变形或者是出现断裂的情况，转子在工作运行的过程中，由于出现强力的摩擦现象而引起了震动情况的发生。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的问题。

3.2 对离心式压缩机及时清理

降低离心式压缩机震动现象出现的频率，需要做到及时对离心式压缩机进行清理。离心式压缩机需要被清理的位置主要是压缩机的隔板与叶轮处的物质。离心式压缩机在工作中要进行高速的运转，使其在压缩机的隔板与叶轮处容易结疤，其结果将严重影响到离心式压缩机的吸入气量。同时容易破坏掉转子运转的平衡，不只是对天然气资源的浪费，更重要的是减少了离心式压缩机的使用寿命。所以需要做到的是及时对结疤处进行清理，保证设备正常运行。工作人员可以通过在压缩机进气口，进行反复的注水方式进行清理，通过离心式压缩机自有的离心力作用达到清除结疤的效果。操作过程中需要注意的是，压塑机运转速度极高，直接进行注水可能造成设备的损坏，可以在注水前将水进行雾化，以减少注水对设备的压力。对压缩机的清理还要注意沙尘的清理，对于沙尘清理可采用二氧化碳气体的方式进行清理，此方式对清除沙尘有显著的效果。

3.3 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进行。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。在离心式压缩机设备中运用的冷却管置换为波纹管换热器，达到的效果是能够增加进入压缩机中的天然气输送量与水量，极大地减少了结疤情况的产生，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天然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，在一定程度上极大地提升了离心式压缩机的运行效率。

3.4 加强设备检修

任何一种设备在使用过程中，有效的维护都是延长其使用寿命的最佳途径。对于离心式压缩机设备也是同样的，加强设备的检修能够有效地延长压缩机的使用寿命。离心式压缩机检修工作面临的难题是，工作空间受限、对检修精度有较大的需求等，所以需要的是技术水平高、工作认真的检修队伍。除了加强检修队伍的技术水平之外，也可以通过现代科技进行检修工作。检修人员可以使用激光找正仪设备，科学地检修可以降低检修工作的误差率。另外也可以在离心式压缩机内加入检测系统装置，达到对离心式压缩机工作过程的实时监察，一方面极大地提升了检测工作的效率，可以及时发现故障及时处理；另一方面也极大地减少了检修人员的工作压力。

4 结语

通过本文总结的内容可以看出，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。离心式压缩机的安全运行对化工事业的发展具有极为重要的作用，所以需要离心式压缩机在未来发展中切实地提升压缩机的可靠性因素，保证其在任何场合都能够安全运行。

参考文献

[1] 张立发，翟所斌.大型空分装置离心式压缩机振动故障分析及处理[J].风机技术，2008，2（3）.

[2] 丁康，王志杰，米林.离心式压缩机旋转失速故障的振动分析[J].设备管理与维修，1996，2（12）.

[3] 周昆宁.离心式压缩机运行中故障与检修分析[J].中国新技术新产品，2012，5（23）.

[4] 徐惊涛，章铭明，魏鹏.某离心式压缩机振动故障的原因分析及处理措施[J].武钢技术，2015，8（5）.

[5] 陈振新.关于离心压缩机振动故障分析及处理措施探讨[J].化工管理，2015，4（34）.