透平压缩机常见振动故障及解决对策

刘瑶 韩为韬 甘兴泉

摘 要：透平压缩机作为一种叶片式旋转机械，在工业生产中已经得到了广泛运用。但是，作为旋转式机械，振动故障非常常见，透平压缩机也是如此。震动故障的出现会对透平压缩机的正产运作造成影响，因此，本文对透平压缩机常见的故障进行了分析，并提出了一些解决对策，仅供参考。

关键词;压缩机;振动故障;解决对策

1 透平压缩机故障概述

透平壓缩机的振动会产生噪声、加快磨损、缩短机器的使用寿命和降低工作效率，严重的振动会使机器部件断裂、转子失稳，造成重大事故。为此，对透平压缩机振动原因的分析十分必要，找出并消除振动故障，延长机组使用寿命，降低企业财产损失，同时可以为透平压缩机转子系统的设计、制造和运行管理提供参考。

2 诊断方法

2.1不平衡故障

转子不平衡是压缩机最常见的振动故障，转子或多或少总是存在不平衡的，只是不平衡只能控制在标准范围内，超过标准就是故障，它在各类转子故障中占很高的比例。不平衡有多种情况，有力不平衡、偶不平衡和动不平衡等。磨损和结垢是产生转子不平衡的两大主要原因。转子不平衡时，转子的质心与转子几何轴心不重合，存在着一个偏心矩，转子转动时偏心矩将会产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。不平衡振动的频率与转速相一致，振动值的大小与转速相关。

2.1.1 不平衡故障的振动诊断

振动大小与转速平方成正比;振动波形接近正弦波;轴心轨迹近似圆形;振动以径向为主，一般水平方向幅值大于垂直方向的幅值;力不平衡的振动相位稳定，两个轴承处相位接近。同一轴承垂直水平方向的相位相差接近900度，两个轴承处相位相差180°。悬臂转子的不平衡在轴向和径向均出现较大振动;启动过程振动大，且具有再现性;初定速振动大，且振值基本稳定。一般来说，如果单纯的水平方向振值较大，可以初步判断是转子不平衡故障;转子轴弯曲时，径向振动大，轴向同时也有较大的工频振动。

2.1.2现场动平衡校正

转子不平衡可通过拆卸转子后在平衡机上实施离线平衡，或采用现场平衡的方法。因刚性转子与柔性转子的现场动平衡方法有较大区别，因此在实施现场动平衡前，首先要确定须校正的转子是刚性转子还是柔性转子。刚性转子的平衡方法有幅值法和影响系数法，其中幅值法又包括三圆法和两圆法;柔性转子的平衡方法有振型平衡法、影响系数法及谐分量影响系数法等。因篇幅所限，仅介绍常用的影响系数法。

2.2不对中故障

2.2.1 故障分类

不对中也是压缩机设备十分常见的故障之一。轴系不对中又有三种情况：两转子的轴线相互平行位移，称平行不对中;两转子的轴线交叉成一角度，称角度不对中;两转子的轴线相互交叉和平行，称平行交叉综合不对中。

刚性联轴器的平行不对中将产生二倍频振动，联轴器两侧径向振动的相位差180°，角度不对中时将产生轴向工频振动，且振动相位反相。齿式联轴器平行不对中时，会在径向产生二倍频振动，而相位是工频的两倍。角度不对中时，会在径向产生两倍频振动，联轴器两侧轴承径向振动的相位差180°同时会在轴向产生较大的工频振动。

2.2.2故障特征

不对中故障可能发生得较为突然，且有可能伴随着联轴器螺栓的失效。轴向振动大，且联轴器两侧振动大，首先考虑是否存在不对中故障。一般来说，设备不对中故障时，垂直、水平振值都较大。不对中振动对转子负荷的变化较为敏感，振动幅值随负荷增大而增高。不对中振动本身较为稳定，对转速变化不敏感，而横向裂纹、转动件松动对转速十分敏感。

2.3松动故障

振动幅值的大小是由激励力和机械阻尼两方面共同决定的。即前述基础知识中的Y=F/k，松动使连接刚度忌下降，极小的不平衡或不对中都会导致设备产生很大的振动。根据松动的部位不同，具体分为三类。

基础松动是设备底座、台板等存在结构松动，或水泥灌浆不实以及结构或基础的变形。此状态下，垂直方向上的振动值会更大些。

结合面紧固螺栓松动是指轴承座、支座、底座、台板、基础之间结合面上的紧固螺栓强度不足、断裂或松动，以及支座变形或出现裂纹等。此类振动是由于结合面上存在间隙，导致支承系统产生不连续位移。

轴承套松动是指轴承套或可倾瓦的衬套与轴承座的配合间隙误差过大，形成间隙过大或轴承紧力不足。轴承套松动时，在转子离心力的作用下，轴承套沿圆周方向产生周期性变形，剖分形式的衬套则是沿剖分面垂直方向产生松动位移，从而改变了轴承的几何参数，进而影响到油膜的稳定性。

2.4滚动轴承故障

滚动轴承的常见故障有点蚀、磨损、胶合、断裂、锈蚀、电蚀、保持架损坏、凹坑及压痕等。在滚动轴承的实际应用中最常见和最有代表性的故障类型为点蚀、磨损和胶合。其中，胶合从发生到轴承完全损坏的过程往往极短暂，因此一般很难通过定期检查及时发现。

对采用滚动轴承支撑的设备，必须加上加速度参数的检测，因为滚动轴承故障特征一般在高频率区域。在滚动轴承新安装初期，需重点跟踪其振值及温度值，运转稳定后，振动加速度大则是滚动轴承损坏的一个充分条件。轴承每一种零件有其特殊的故障特征频率。

2.5滑动轴承故障

滑动轴承故障主要为轴瓦间隙大，油膜涡动、油膜振荡、合金损坏等。轴瓦间隙大的振动特征包括：径向振动大，特别是垂直方向（此特点类似松动）;频谱中以一倍转频及高次谐波为主，也可能存在分数谐波。除包括上述振动特征以外，合金损坏的振动特征还有较大的轴向振动。

2.6电动机故障

电动机振动故障的主要原因有电气和机械两个方面。区分电气和机械因素产生的振动比较容易，在电动机断电瞬间，如果振动马上消失，则是电气方面的问题;如果振动缓慢消失，则是机械因素引起的。如果是两种因素共同作用，则可以观察断电瞬间什么故障消失了，什么故障仍在起作用。电动机常见电气振动故障有转子、定子故障和气隙不均匀等。

3 总结

总之，对压缩机设备震动监测故障进行诊断时，要设置合理的数据监测点、数据采集方式和周期，然后运用合适的诊断技术来对其进行诊断，实践证明，这种方式能够有效的实现对压缩机设备震动故障的监测。

参考文献

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[2]张志新.离心式压缩机振动故障处理技术及常见故障分析[J].石化技术，2016，23（8）：128-128.

[3]蔡林邑.离心式压缩机振动故障分析及解决措施[J].山东工业技术，2018（10）.

（作者单位：沈鼓集团营口透平装备有限公司）