离心压缩机振动故障的分析和处理

徐世博

(内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古 赤峰 025350)

0 引言

离心压缩机在众多行业中属于十分常用的一种设备，其性能优劣直接关系到生产效率以及产品质量。由于离心压缩机结构较为复杂，一旦出现故障将导致整个系统瘫痪，严重时还可能引起重大安全事故，影响生产过程和企业效益。尤其是在化工领域，这种情况更为突出。因此，加强对离心压缩机振动故障的分析和处理，对保障工业生产安全稳定运行具有重要意义。

1 离心压缩机概述

离心压缩机是一种将气体进行压缩的设备，其基础结构主要包括转子、壳体、进气口、出气口、冷却器等组成部分。它采用与容积式压缩机相对的离心式压缩方式，将气体不断压缩在一个相对封闭的空间中，提高气体压力和温度，以实现工作流体输送过程中的能量转换，可用于满足特定的工业需求，如化工、冶金等领域。

1.1 基础结构

(1)转子

离心压缩机的核心是转子，通常由两个甚至更多的转子组成。转子之间的间隙非常小，但足以让气体在其间被压缩。进气口的气体被送入转子之间的间隙，随着转子的高速旋转，气体被压缩后推到离心泵的出气口，完成从吸入到流出整个循环过程。

(2)壳体

壳体是转子的保护罩，通常由高强度材料制成。壳体具有两个部分：一部分负责固定转子的防护；另一部分则用于固定离心泵等其他部分的防护。壳体的反向弯曲能够帮助加强气体流动，确保气体在压缩过程中不会遇到阻力。

(3)进气口和出气口

进气口和出气口是安装在离心泵上的两个口，用于输入和输出气体。进气口是气体进入离心泵的地方，出气口则是从离心泵中排出压缩后的气体，为整个系统提供动力。

(4)冷却器

离心压缩机的运行过程中会产生大量的热量，如果不及时将其冷却，可能会导致设备过热并短路。因此，离心压缩机通常安装了冷却器来降低温度，防止高温故障发生，以确保压缩机正常工作。

1.2 运行原理

在离心压缩机的运行过程中，气体被吸入进气口后被带到转子间隙处。转子的高速旋转导致气体被压缩并被送到出气口，此时气体的压力和温度均已升高。紧接着，离心泵将气体送到下一个部件中，如空调冷凝器或空气过滤器等部件中。在这些部件中，气体被进一步冷却并在其中产生所需的工业效果，其运行原理可以进一步细分为以下几个步骤：

(1)空气吸入：进气口使空气从室外进入离心压缩机内部；(2)压缩：转子之间的间隙会压缩空气，从而增加其压力和温度；(3)运动：随着转子旋转，压缩后的气体沿转子进一步运动，直到抵达出气口；(4)排出：压缩后的气体排出出气口，在接下来的工业过程中起到所需的作用。总之，离心压缩机作为一种重要的机械装置，广泛应用于不同的工业领域。通过了解和掌握离心式压缩机基本结构和工作原理，能有效提高离心式压缩机的工作效率以及运行稳定性，使其更好地应用到工业生产中去。

2 离心压缩机振动故障原因分析

2.1 转子不平衡

转子不平衡是离心压缩机振动故障的常见原因之一。当转子存在不平衡现象时，会产生横向和纵向振动，引起离心压缩机的损坏。主要可能是转子在制造过程中存在不良的加工精度和质量问题，如不良的钻孔或磨削加工、质量差的焊接以及非均匀材料的使用等，致使转子与轴承之间发生相对运动而形成不平衡量；也可能是由于转子长期运行后因机械负荷过重而出现变形或磨损过度等因素，使转子的质量发生变化，导致其不平衡，甚至造成叶轮叶片断裂，破坏离心压缩机的正常工作性能。

2.2 转子不对中

转子不对中是另一种常见的振动故障原因，由于转子旋转中心与轴线不重合，使得离心泵产生误差振动，这种故障较为常见。转子不对中现象原因可能是轴或轴承损坏，导致转子偏心而造成转子不平衡量增大，产生较大的径向力，进而发生剧烈振动；也有可能是转子在安装过程中，轴承座没有正确放置或轴承座安装不正确等，都将导致转子不对中，引发离心压缩机振动故障。此外，环境因素的变化，如温度和湿度的变化，也可能导致转子不对中现象。

2.3 油膜振荡

离心压缩机中的油膜振荡主要指在运行过程中，由于润滑油和涡轮装置之间的不平衡，产生一种相对滑动现象，从而形成的低频振荡。其产生的原因主要有以下两个方面：一是油膜的粘滞度过低。当油膜的粘滞度降低时，油膜将不能完全充满整个叶轮叶片间隙而使之成为“死区”，此时就会引发油膜振荡；二是涡轮装置的操作频率不均匀。由于涡轮装置操作频率的变化或不均匀，使得叶轮叶片间的油膜在旋转时沿一定方向流动，引起了不同程度上的波动，从而诱发油膜振荡，造成离心压缩机振动故障。

2.4 转子与气泵之间的摩擦

转子和气泵之间的摩擦也是离心压缩机出现振动故障的一种原因。在离心压缩机运行过程中，由于摩擦力的影响，在转子与气泵接触部位产生磨损，并在严重时引发故障。转子与气泵之间的摩擦主要来自以下两个方面：一方面，转子与气泵的表面质量不均匀会导致接触面间隙较大。在机械运动的作用下，转子与气泵直接接触的微观颗粒可能出现断层现象，同时产生振动和噪声，最终导致设备损坏。另一方面，在离心压缩机运行过程中，由于高速旋转产生的离心力，转子和气泵之间的接触情况也会发生变化。在离心作用的影响下，密封性较差的离心压缩机部件可能会逐渐变形，沿弧形方向产生微小的位移，并在接触面产生不规则的摩擦力。这种摩擦力不仅会引发离心压缩机的振动、噪声和故障，还可能导致其他部件的损坏，严重时甚至引起整个机组的瘫痪。

2.5 离心压缩机的旋转脱离及踹振

在离心压缩机的运行过程中，若发生了旋转脱离及踹振现象，也会导致离心压缩机出现振动故障。首先，离心压缩机的连接处如果不牢固，可能会出现松动的情况。当运行高速的离心压缩机时，松动的连接处可能会导致叶轮产生偏移，从而使得设备产生旋转脱离和踹振的现象。其次，离心压缩机的轴承也可能会由于磨损过度或设备寿命过长而出现故障，进而造成离心压缩机的旋转脱离和踹振。特别是在高负荷和高温的情况下，轴承的故障可能更为常见。最后，离心压缩机叶轮上可能会吸附着异物，例如尘土、颗粒物等，这些异物会导致叶轮的不平衡，使得设备产生旋转脱离和踹振。

3 离心压缩机振动故障处理措施

3.1 及时更换离心压缩机气泵材料

在离心式压缩机的运行过程中，若出现振动故障问题，及时更换离心压缩机气泵材料是一种有效的处理措施。在离心式压缩机气泵材料的选择方面，应根据其使用环境和工作条件，对材料的强度、韧性、疲劳耐久性等特性进行综合考虑，并结合产品实际工况来合理选择，通常采用的是铸铁材料或者是镍铸铁材料。更换离心式压缩机气泵材料的步骤比较简单，只需要按照设备制造商提供的手册进行更换即可。在更换材料的过程中，需要注意的是对设备进行清洗和维护，防止杂质进入到部件内，保证离心压缩机的清洁度和新材料的质量。在更换完成后，需要对离心式压缩机进行运行测试，以确保离心式压缩机不会出现振动等异常情况，为正常的运转带来一定的保障。

3.2 及时清理压缩机隔板及叶轮位置结疤

离心式压缩机常常会出现振动故障，这种故障会对设备和工作场所产生负面影响，往往会导致偏差、停机和频繁的维护等问题。为了解决这个问题，及时清理压缩机隔板及叶轮位置结疤是一个必要且有效的处理措施。

首先，清理压缩机隔板是一个重要的预防振动故障的措施。隔板是连接各个叶轮的结构元件，它的角度和旋转方向有时会受到因叶轮磨损而产生的结疤的影响，从而导致偏差和振动。因此，定期检查和清理压缩机隔板是保持设备正常运行的重要手段，可以使用钢丝刷等清洁工具进行清洗和清理，特别是在发现结疤和角度不正确时，必须及时采取措施清理隔板，才能最大限度地减少振动故障的影响。其次，清理叶轮位置上的结疤同样是一个非常重要的预防振动故障的措施。叶轮是离心式压缩机的核心组件，如果叶轮表面有磨损或者结疤，其运转方向和转速可能会受到影响，从而导致压缩机的振动和偏差。为了避免这种情况，必须定期检查叶轮的位置是否有结疤或裂纹，以便及时清理和修复。特别是在高温和高压的环境下，叶轮更容易受到磨损和结疤的影响，定期维护和清洁可以有效保证离心式压缩机安全平稳地工作。

3.3 应用波纹管换热器更换冷却管

在离心式压缩机的运行过程中，若存在振动故障问题，应用波纹管换热器更换冷却管是一种可行的解决办法。波纹管换热器拥有双波纹管结构，可以提高换热效率、减小波动振幅、降低冷却水流压降，可以有效降低冷却管振动所带来的风险，并增强设备的稳定性和可靠性。对离心式压缩机中冷却管的更换工作，应该从两个方面进行处理，包括更换前的准备工作和更换后的检查工作。在更换前应该对其进行详细的测量和匹配，确定冷却管合适的型号和规格、准备必要的工具和所需材料、清洗并处理冷却管连接处的问题等。在更换冷却管的过程中，应先断开进出口管线，以及拆卸旧的冷却管。在卸除旧冷却管时应特别注意，避免损坏或污染机组的其他部件。然后，将波纹管换热器放置在原来的冷却管位置，并对管道进行连接。在操作过程中要认真检查和调整波纹管换热器的固定方式和高度，避免设备产生新的振动问题，确保更换后设备的运行稳定性。更换后，应及时启动设备进行检查，并对运行中的设备进行震动检测。在进行更换操作时注意细节，遵循正确的更换步骤，才能真正达到预防和处理振动故障的目的。

3.4 建立专业团队，提升机组检修质量

建立专业团队是提升离心式压缩机机组检修质量的有效措施，该措施能够提升人员的技能和专业水平，提高设备维修的效率，并减少维修风险。团队成员应该包括工程师、技术专家和经验丰富的机修工，并需要具有丰富的机械、电气和液压方面的知识，熟悉机芯的工作原理和组成部分，以及如何诊断和解决常见问题。检修团队应该在压缩机的设计和操作过程方面有清楚的认识，深入了解离心压缩机的工作模式、故障类型，可以通过平常积累经验和不断学习来提高专业水准。此外，还应结合离心式压缩机的特点和运行状况，建立检修标准操作规程和维护程序，包括检查现场安全条件、确认设备故障现象、组织检修人员、准备工具和备件、进行机组拆卸和检修、组装和测试、

4 结语

综上所述，离心式压缩机振动故障是一个复杂而严重的问题，对离心压缩机的稳定性和寿命会产生巨大影响。经过本文的研究分析，离心式压缩机振动故障原因主要有转子不平衡和不对中、油膜振荡、转子与气泵之间的摩擦、离心压缩机的旋转脱离及踹振等多种因素。在处理振动故障的过程中，可以使用各种方法和技术，尽早发现和解决问题，并及时进行维修和更换，以确保设备始终处于最佳状态。