离心压缩机振动故障的分析与处理

李鸿志

摘 要：离心压缩机作为化工等行业的主要生产设备，需要长期的稳定运行，但在持续运行过程中，会受到内部和外部的多重影响，造成离心压缩机的故障问题。振动故障是较为常见的故障之一，主要表现为振动频率的异常，会导致压缩机内部结构和部件的损坏，严重影响到离心压缩机的运行安全。本文就将针对离心压缩机振动故障进行深入分析，对故障原因和处理措施进行充分探讨，促进离心压缩机的运行质量。

关键词：离心压缩机;振动故障;分析与处理

0 引言

离心压缩机是通过气体推动转子和叶轮的高速运转，产生压缩机内部的动能和压力，从而形成机械动力。在工业生产中离心压缩机的使用极为普遍，所以离心压缩机的振动故障问题会严重影响到工业生产进程。为了提高工业生产的效率和质量，也促进离心压缩机的安全运行，需要对离心压缩机振动故障进行重点分析。但要做好对离心压缩机振动故障的分析和处理，就必须要对离心压缩机具有足够的了解，才能够在振动故障发生时，掌握分析和处理的基础，提高分析和处理的准确性和有效性。

1 离心压缩机概述

1.1 离心压缩机的基本结构

离心压缩机主要是由于转子和定子两个部分组成，通常也会被称为涡烨压缩机。转子和定子两个部分当中，还包含其他复杂的组合部件，包括推力盘、叶轮等，其中最为主要的元器件就是定位，包含了推力轴承、支撑轴承隔板和密封等。所以离心压缩机具有较为复杂的基本结构，需要加强对不同结构的组成和功能的了解。

1.2 离心压缩机的运行原理

外界气体是离心压缩机运行的主要借助动力，需要通过外界空气的引入，由叶轮装置与气体接触后产生气体的流动作用力，并通过对流动作用力的不断运转，以及不断加入气体将流动作用力持续增大和运转后，促进叶轮运转速度的逐渐加快，再将气体的流动作用力向压缩机出口位置进行推动。这个气体的流动作用力就会在压缩机内部产生较高的动能，并根据外界气体的引入情况对动能进行适当的调节。当气体引入到扩压器后，可以通过机械加强运转能力，原先产生的动能作用就会变成压力作用。

2 离心压缩机振动故障的原因

2.1 转子不平衡

转子不平衡的主要原因可能是由于离心压缩机在制作生产的过程时，存在制作生产原材料的质量问题或制作生产工艺操作的技术问题等原因，导致转子存在分布不对称的问题，当离心压缩机进行运行时，就会导致转子旋转中心与质量中心的偏心距现象，使离心压缩机在运行过程中，不断加大轴承的荷载，最终超过荷载能力，导致振动故障的发生。根据以上转子不平衡的情况分析，能够总结为三种主要的不平衡原因：第一种是由于设计人员在进行转子设计时，对偏心距的数据没有进行准确的测算和检验，导致偏心距存在数据误差，形成旋转几何体形状的不对称问题;第二种是对制作生产原材料的质量检验不够严格，导致采用了不符合制作正产质量要求的原材料，使制作生产完成后的转子仍然存在耐磨性差、厚度不均匀、气孔等质量问题;第三种是对离心压缩机的运行监督管理不够严格，导致转子长期处在超负荷的运行状态中，最终产生严重损伤，导致振动故障的发生。

2.2 油膜振荡

油膜振荡是由于离心压缩机在运行过程中，会存在内部的高速滑动轴承影响，可以通过转速对油膜振荡的转动进行相关判定。但是当振荡消失后，起始转速仍然与转速不同，就可以判定是油膜振荡产生故障。其他判定方法还包括对机械运转速度的加快试验，当油膜振荡存在故障时，也应当产生同样的振动频率。

2.3 转子不对中

转子不平衡和转子不对中这两种故障原因虽然具有较大的相似性，但是在运行过程中所产生的故障状态则完全不同。基于转子不对中的故障原理，通常采用两种诊断方法能够得到准确的诊断结果：第一种是通过不同位置的转子振动幅度和频率的差异进行诊断，为了提高诊断的准确性，可以在负荷较低时进行观察，差异性会表现的更加明显;第二种是通过联轴器，观察同一侧互相垂直的两个方向，根据2倍频与基频的2倍相位差数据进行诊断。

2.4 转子与气峰间的摩擦

根据离心压缩机的作用原理，为了将压缩机的运行效率提高，可以在制作生产过程中，将叶轮顶间隙和密封间隙进行适当的缩小，使气体的能够得到更好的控制，有效避免泄露的问题发生。但是由于间隙的缩小，会导致转子与激振的流体动力和气封产生较大的摩擦。这种摩擦的形式能够总结为两种，一种是当气封和转子处于正常运行状态下，受到外部因素的干扰后，发生局部的碰撞磨损;另一种是当局部碰撞磨损发生后，原有的振动频率被提高，产生了大弧度摩擦。

2.5 离心压缩机的旋转脱离及踹振

2.5.1 离心式压缩机的旋转脱离

当离心压缩机在运行过程中受到其他因素干扰，导致工作任务需要进行改变时，叶轮和扩压器的气流方向就会受到进入压缩机内部气流的影响而改变，这种改变会造成大量气流旋涡在叶片上产生，并持续保持增加的趋势，会对流动气体通道的面积不断进行挤压，导致气流无法正常流动，最终被挤压到其他通道中，引发振动故障的产生。

2.5.2 离心压缩机的踹振

离心压缩机的踹振通常是由于突变而产生的，在于突变对原有速度的剧烈影响，导致大量的气流漩涡在离心压缩机内部产生，严重降低了压缩机的内部压力。随着气流方向的改变，又会带动大量气流漩涡的产生，就导致离心压缩机的踹振产生。

3 离心压缩机振动故障的处理措施

3.1 对离心压缩机的气封材料及时更换

最常见的离心压缩机的气封材料就是铝制材料，当离心压缩机经过长期的高速运转后，铝制气封会受到严重的氧化腐蚀损伤，这种氧化腐蚀损伤是无法经过清洗被修复的，当氧化腐蚀严重时，就会导致离心压缩机气封的变形或断裂，在离心压缩机的运行过程中，使转子产生摩擦導致振动故障。

3.2 对离心压缩机隔板和叶轮处结疤及时清理

离心压缩机隔板和叶轮的结疤是受到离心压缩机的高速运转所产生的，如果得不到及时的清理，就会使压缩机的进气量受到影响，也会使转子的平衡受到影响，降低离心压缩机的运行效率，不仅会对天然气原料的应用造成浪费，还会对压缩机的使用寿命造成缩减。所以必须要对结疤进行及时的清理。清理方式可以采用压缩机进口不断注水的方式，通过压缩机自身具有的离心力对结疤进行清洗。但由于压缩机的转速较高，必须先做好注水的高压雾化处理，确保注水的均匀，否则直接注水会损坏叶轮。除此之外，也可以将压缩机揭盖后进行直接清理。对于压缩机内部的沙尘堆积问题，二氧化碳气体能够起到良好的清除效果，同时也对隔板和叶轮的结疤具有清洗作用。

3.3 对冷却管采用波纹管换热器代替

为了提高离心压缩机的换热效果，采用波纹管换热器代替冷却管能够促进压缩机内天然气流量和水量的增大，还具有防范离心压缩机隔板和叶轮结疤产生的作用。

3.4 对维修质量予以加强

由于离心压缩机的运行重要性，必在维修质量方面予以加强，但是离心压缩机存在维修工作量较大、维修空间较小、维修精确度较高等原因，维修质量的提高难度较大。可以从维修技术方面着手，加强对先进维修技术的学习，培养高水平的维修技术人员，引进先进的维修设备等，如激光找正仪，能够达到0.02mm的维修误差。

4 结语

离心压缩机振动故障由于压缩机的运行原理，具有极高的故障发生率，通过对当前离心压缩机振动故障的分析，能够将主要的故障类型和原因进行总结，针对总结内容进行处理措施的探讨，达到处理措施较高的针对性和有效性，保障离心压缩机的安全运行。

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