喬侽 叢涵松 陳云偉

摘? 要：離心式壓縮機是在我國當前的工業(yè)系統(tǒng)中使用最為頻繁和廣泛的一種機器，特別是石油、石化、冶金、電力等過程工業(yè)。由于設(shè)備投資大，生產(chǎn)過程復(fù)雜，機械裝備故障停機會造成重大經(jīng)濟損失，甚至機毀人亡的重大事故，文章通過研究離心式壓縮機常出現(xiàn)的故障，并針對故障提出相對應(yīng)的解決措施及辦法。

關(guān)鍵詞：離心式壓縮機;故障診斷;處理措施

中圖分類號：TM643? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）16-0120-02

Abstract： Centrifugal compressor in our country's current industrial system is the most frequently and widely used in a machine， especially the petroleum， petrochemical， metallurgy， electric power and other process industries. Due to the large investment in equipment and the complication of the production process， mechanical parking by reason of equipment malfunction can cause great economic losses， even major accident. This paper studies the frequent fault of the centrifugal compressor and puts forward corresponding measures and solutions todeal with the fault.

Keywords： centrifugal compressor; fault diagnosis; treatment method

前言

故障機器通常指發(fā)生損壞或無法執(zhí)行預(yù)期任務(wù)的機器，其中，意外停機通常是損傷長期累積的結(jié)果。在實際情況下，即使問題已經(jīng)很明顯或正在加劇，大多數(shù)機器仍會繼續(xù)運轉(zhuǎn)并有效的完成任務(wù)。由于機器本身及其損失的產(chǎn)品成本太高，因此不能等到機器意外停車后再去考慮是否出現(xiàn)故障，故需要通過日常的檢測監(jiān)測機器振動特性來防止機器意外停機。

1 常見的故障種類

故障診斷依靠的是對關(guān)鍵信號特性變化的檢測，包括振動振幅、相位、頻譜、軌跡等。絕大部分故障都表現(xiàn)出類似的振動特征，根據(jù)某一種單一跡象很難做出準確的判斷，而且機器一旦發(fā)生故障通常是由多種因素同時造成的。所以，需要故障診斷人員系統(tǒng)地對機器所有運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)進行識別、分析，包括：機組起車、升速、工作轉(zhuǎn)速下、跳閘轉(zhuǎn)速下、降速及停車等各個階段。

1.1 轉(zhuǎn)子不平衡

不平衡是轉(zhuǎn)子最常見的系統(tǒng)故障，引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因有很多：如轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、機械加工質(zhì)量誤差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻、動平衡精度差、運行中聯(lián)軸器相對位置改變、轉(zhuǎn)子部件缺損（如運行中由于腐蝕、磨損、介質(zhì)不均勻結(jié)垢、脫落）、轉(zhuǎn)子受疲勞應(yīng)力作用造成轉(zhuǎn)子零部件（如葉輪、葉片、平衡盤等）局部損壞、脫落、產(chǎn)生碎片飛出等。以上故障均會造成轉(zhuǎn)子質(zhì)心發(fā)生偏移，這種質(zhì)心偏移造成轉(zhuǎn)子振動。由動力學(xué)原理可知轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力，其大小和質(zhì)量、偏心距及轉(zhuǎn)速的平方成正比。離心力作用在轉(zhuǎn)子的兩個軸承上，方向與偏心距同步改變。轉(zhuǎn)子受變力作用從而產(chǎn)生振動，這就是不平衡量產(chǎn)生的直接原因。但在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中，絕對平衡的轉(zhuǎn)子是不存在的。不超過不平衡量允許值的轉(zhuǎn)子即認定為合格的轉(zhuǎn)子。

振動特征：不平衡振動頻譜主要顯示主頻為工頻，振動的時域波形為正弦波，轉(zhuǎn)子軸心軌跡為橢圓，進動特征為同步正進動。轉(zhuǎn)子振幅隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升降而增減，此反應(yīng)明顯，是判斷轉(zhuǎn)子不平衡故障的重要依據(jù)。

1.2 轉(zhuǎn)子軸系不對中

機組通常由多個轉(zhuǎn)子組成，其中包括原動機轉(zhuǎn)子及壓縮機轉(zhuǎn)子，各轉(zhuǎn)子之間通過聯(lián)軸器連接組成軸系，來傳遞扭矩及動力。由于裝配誤差、機組工作運轉(zhuǎn)下熱膨脹、承載荷后變形以及機組基礎(chǔ)累積沉降等原因，會造成機組軸系不對中。當機組產(chǎn)生軸系不對中時，就會產(chǎn)生附加彎矩，給軸承增加附加載荷，從而對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加激勵，通過一系列反映引起機組振幅超差，嚴重時會造成機組軸承或聯(lián)軸器損壞、機組地腳螺栓斷裂扭彎、軸承油膜失穩(wěn)、轉(zhuǎn)子彎曲、轉(zhuǎn)定子間刮碰摩擦等。軸系不對中一般可分為平行不對中、角度不對中以及綜合不對中。在實際生產(chǎn)中通常為綜合不對中。

振動特征：由不對中引起的振動故障的特征頻率顯示為1倍頻、2倍頻及多倍頻的等距分布，其中二倍頻振幅較大，為特征頻率。振動的時域波形為疊加波形，轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為8字形，進動方向為同步正進動。對載荷變化敏感，振動隨載荷增加而增大，對潤滑油溫、介質(zhì)溫度變化敏感，在聯(lián)軸器側(cè)的軸承處振幅較大。

1.3 轉(zhuǎn)子彎曲

轉(zhuǎn)子彎曲包括弓形彎曲和臨時性彎曲兩種故障。轉(zhuǎn)子弓形彎曲是永久性彎曲。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子彎曲的原因包括：轉(zhuǎn)子長期存放不盤車、機組熱狀態(tài)下停車但未及時盤車、轉(zhuǎn)子受外力沖擊、轉(zhuǎn)定子件之間抱緊摩擦以及轉(zhuǎn)子長期運轉(zhuǎn)后自然彎曲加大等。

振動特征：轉(zhuǎn)子彎曲的特征頻率顯示為1倍頻，并伴隨有低能量2倍頻。振動的時域波形為正旋波，轉(zhuǎn)子軸心軌跡為橢圓，進動方向為正進動。振動隨轉(zhuǎn)速的升降而增減。但與轉(zhuǎn)子不平衡反映不同的是：轉(zhuǎn)子彎曲的機組起車振動就大，而且當轉(zhuǎn)速下降時，振幅不會馬上跟著下降，而是有一定的時間滯后。同時轉(zhuǎn)子彎曲的機組在停機過臨界時和在起車過臨界時的相位值不同，沒有重復(fù)性。

上述三種故障振動特征見表1，圖1。

2 具體措施

2.1 轉(zhuǎn)子不平衡方面

（1）旋轉(zhuǎn)機器轉(zhuǎn)子要定期檢修，保證介質(zhì)清潔，防止結(jié)垢和腐蝕。

（2）對于業(yè)主現(xiàn)場介質(zhì)帶液易造成腐蝕，或介質(zhì)臟，易造成結(jié)痂的轉(zhuǎn)子要定期除垢，進行修復(fù)。

（3）由于安裝問題轉(zhuǎn)子上零部件安裝錯誤、或安裝松動、零件漏裝的，按要求對位安裝轉(zhuǎn)子上的零部件，消除轉(zhuǎn)子上松動的部件。

（4）解決轉(zhuǎn)子不平衡最核心最有效的方法是按技術(shù)要求對轉(zhuǎn)子進行動平衡。消除超差的轉(zhuǎn)子不平衡量，從而預(yù)防轉(zhuǎn)子由于長時間運轉(zhuǎn)造成的疲勞損壞。

2.2 轉(zhuǎn)子不對中方面

（1）對轉(zhuǎn)子冷態(tài)對中時，應(yīng)考慮到熱態(tài)不對中的變化量。包括熱膨脹量、介質(zhì)壓力對機組的影響。

（2）按技術(shù)要求調(diào)整軸系轉(zhuǎn)子對中量，重新對中。

（3）機組灌漿損壞、基座沉降不均勻?qū)е聶C組移位，基座底板銹蝕、損壞，檢查調(diào)整基礎(chǔ)沉降。

2.3 轉(zhuǎn)子彎曲方面

（1）對于長期存放轉(zhuǎn)子要定期盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子一定角度（通常為180°）。

（2）大型機組停車后要定時定角度盤車，持續(xù)、連續(xù)盤車至機組冷卻至室溫才可靜置轉(zhuǎn)子。

（3）直軸，是對轉(zhuǎn)子弓形彎曲的校直。

（4）按技術(shù)要求對轉(zhuǎn)子進行動平衡。

3 結(jié)束語

機械裝備故障診斷終極目的是有效防治故障，確保機器健康。其一是除故障：探測原因，有的放矢，消除故障;其二是防發(fā)展：早期預(yù)警，防微杜漸，預(yù)防故障;其三是防發(fā)生：查明根源，根治維修，防止故障。因此，要確保離心式壓縮機能夠安全、平穩(wěn)、高效的運行這就需要制定詳細的維護計劃，同時還需不斷更新學(xué)習先進的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)驗，對設(shè)備優(yōu)化管理，方能提高離心式壓縮機的使用壽命，充分發(fā)揮設(shè)備的積極作用和意義。

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