离心式压缩机振动故障现象分析及处理

梁旭亮 秦晓松

中石油北京天然气管道有限公司 河北石家庄 050000

1 振动的原因分析

1.1 振动发生的内因

很多实践经验和相关研究表明，振动主要是压缩机叶轮本身的特性所导致的。当入口气流量低于最小工况工作点时，叶轮通道内的气流会产生重大的旋转剥离，从而导致压缩机压力瞬间减少，但是出口的系统压力不会马上减少。压缩机的压力通常比管网的压力低，由于压力差，管网内的气体向后流动，叶轮通道的流量被补充，达到通常的工作状态。当压缩机内的流量再次下降时，气体再次重复之前的运动，这个重复运动的过程将产生压缩机振动问题[1]。

1.2 振动发生的外因

相关实践表明，管线网络的工作性能影响离心压缩机振动。压缩机管道网络由管线、配件、阀门和设备等构成。管网容量越大，振动幅度越大，振动频率越低。这样的外部因素会导致压缩机发生振动，影响其正常运行，对于整个压缩机组或者整个工业生产系统影响巨大。

2 离心压缩机的防振动控制

2.1 稳定转子平衡性

造成转子不平衡的原因很多，针对不同的原因，必须采取不同的预防措施。由于未在旋转体的几何轴上设计旋转体重心的问题，所以可以使用动平衡方法来消除或增加重量，并根据振动模型曲线的线性化原理来使用柔性转子平衡。在旋转体的几何轴设计中，由于挠性转子无法自身平衡，因此必须通过对表面进行额外加工来保证平衡性，并且需要注意避免零件未对齐导致的表面不匹配，应一同加工来保证一致性。

2.2 纠正转子对正

为纠正转子对正度，应尽可能改善工作条件，定期清洁转子表面涂层，以确保没有灰尘覆盖；定期清洁导液叶轮，以确保没有结露或污垢；适当调整转子的运动参数，以确保转子弯曲度不超过极限值并且部件的连接稳定，组织专家团队来进行转子对正操作[2]。

2.3 提高压缩机入口流量和入口压力的参数

在运行过程中，提高压缩机入口流量和入口压力的参数，在流量不变时可通过降低离心压缩机排气压力，提高入口压力或两者相结合的方式，减少出口入口压差，以防止压缩机发生喘振。

2.4 在离心压缩机上设置自动防喘系统

目前，大多数压缩机已设置了防喘振系统，比如，阿特拉斯科普柯生产的ZH-10000 型压缩机所设置的DP/DP 喘振预测系统可以实时监测压缩机的实际状况，最大限度地减少放空。另外，DP/DP 系统配置有额外的传感器和相应的控制逻辑，对预防喘振能够起到很好的作用。当然，防喘系统虽然具有优点，但同时具备一定的风险，比如，可能会发生报告喘振的虚假信号，为生产稳定带来不利影响，因此，需要定期地对防喘系统进行测试和维护保养。

2.5 提高检修流程质量

离心式压缩机的维护不仅工作量大，而且由于维护空间小，还要求高水平的测量精度。因此，需要工程技术专业且负责任的维护团队。维护人员可以使用激光对中器来使设备维护误差控制在0．02 mm 之内，并且通过在离心压缩机中安装检测系统，实现对单元运行状态的实时监控，及时发现压缩机运行中的不稳定因素，避免事故的发生，提高维修质量。

2.6 加强维护措施

做好压缩机的日常维护工作是工作人员每天最基础性的工作内容，他们必须保证每天离心式压缩机都能够保持平稳运转。

关于离心式压缩机日常维护的工作要点有如下：

首先要注意随时观察压缩机各项指示表的数据，保证它们不会有大幅度的变化。

其次，要注意定期听听压缩机运转的声音状态，观察是否有杂音或者噪音的出现。在检查过程中，要先进行最基础的检查，可以根据情况对设备故障进行排查，保证机器可以处于正常状态下运行。

另外，工作人员也要对机压缩机的线路和配件线路进行检查，检查线路是否老化脱落等现象，还要注意是否存在线路短路接触不良等问题的出现，而且要认真观察是否每个部件都在完好地运行。检查过程中要按照事先整理的顺序一一检查过去，确保不遗漏任何重要的相关信息，以防设备在使用过程中突然出现问题，产生安全隐患等。

更有甚者，如果轴承受刮板链的作用力影响，还有可能会降低轴承的强度，弱化其平衡力甚至失重等情况的发生。所以相关工作人员要根据科学的方法和手段，减小轴承在运行过程中的摩擦阻力，以便提高离心式压缩机的使用年限。

2.7 降低管道振动

离心式压缩机的各种进、排气管道发生振动故障，其主要原因是压缩机的运行频率波动牵扯导致的，主要故障影响局限于机组核心附近的管道组件。离心式压缩机对管道系统故障影响的频率计算为：f=n60，其中n 为离心式压缩机的本身最大转速极限，r/min。

为了降低和控制管路振动故障，可采取以下针对性措施：一是提升离心式压缩机内部转子的动态平衡度；二是压缩机外部的吸、排气口加装柔软管道；三是在管道内部加装缓冲器；四是在布置设计管道时减少相应的急拐弯、异形接头；五是增加或减少管道支架的间距[3]。

3 结语

综上所述，振动是离心式压缩机运行中非常常见的一种现象和问题，一旦发生，会对机组的性能产生巨大影响。通过分析得知，倒流与供气的周期性交替是引发其发生振动的最直接原因。压缩机振动会使供气参数出现大幅波动，引发叶轮振动，使压缩机振动和噪声突然加大。振动还会导致轴承润滑油油膜破坏，严重的还可能导致其爆炸。对于不稳定的工作区，需要结合实际情况安排振动控制装置，选择使用科学方式预防和控制振动问题，进而保障压缩机安全、平稳运行。