离心式压缩机振动故障的诊断及解决措施

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1、离心式压缩机振动故障的诊断及解决措施【摘要】离心式压缩机作为化工炼油生产屮压缩和输送气体的关键设备，针对其振动故障的种种可能因素，包括油膜振动、临界转速、结构共振、不平衡振动、喘振、转子对中不良等分析常见的故障产生原因和故障特性，提出合理可行的解决措施。【关键词】离心式压缩机；振动；转了；共振；喘振1•概述离心式压缩机是化工炼油生产中压缩和输送各种气体的关键设备，占有极其重要的地位。振动是造成其发生故障的主要原因，常见的振动故障有油膜振荡、临界转速、结构共振、不平衡振动、喘振、转子对中不良等,卜面分别对各种振动产生的机理及特征进行阐述。2•油膜振荡油膜振动现

2、象是滑动轴承油膜引起的一种口激振动。假定转子平衡非常好，在一定的转速范围内，轴径中心处于轴承的一个相对稳定的位置上。当转子角速度增大到一定数值时。在油膜的作用力下，轴径中心将不再保持在•个稳左的位置上，而是被迫绕其平衡位置涡动，这就是转了在油膜作用下发生的油膜自激振动。它的重要特性是：转子涡动角速度基木上为转子角速度的一半，因此习惯称为半速涡动。其中交叉刚度是引起涡动的主要因素。转子与轴承系统失稳以后。在一定的转速下交叉刚度所做的功与阻尼吸收的功达到平衡，存在一个极限涡动轨迹。随着转速增加，涡动轨迹扩大。油膜刚度增加，转子与油膜这两个串联弹性系统的总刚度也增

3、加，因而系统的固定频率增加。这就使得失稳后滑动频率随着转速的增加而增加，保持涡动比基本不变。但随着转速的增加，当油膜刚度远远超过转子刚度时。系统刚度逐渐接近转子刚度，即系统的固有频率主要山转子刚度决定。以后随着油膜刚度的提高，涡动角速度只能越來越接近于转子的第一临界速度，这就是所谓的油膜振荡。2.1油膜振荡特性油膜振荡在一阶临界转速的二倍以上时发生。一旦发生振荡，振幅急剧加大，即使再提高转速，振幅也不会下降；油膜振荡时，轴心的涡动频率为转子一阶固有频率；油膜振荡时，轴心的涡动方向与转子旋转方向相同；油膜振荡具有惯性效应，升速时，产生油膜振荡的转速和降速时油膜

4、振荡消失的转速不相同，消失转速要低一些，油膜振荡还冇突然发生、振动剧烈，会出现间歇性和吼叫声等特点。2・2消除油膜振荡的措施油膜自激涡动与转子及轴承都有关系。要提高稳定性，防止油膜自激振动的发生，应从提高转子刚度和改变轴承运行状态两方面着手。女恥①增加转子系统的刚度。转子固冇频率越高，产生油膜振荡的失稳转速也越高；②增人轴承承载系数；③选择合适的轴承形式和轴承参数。可倾瓦轴承抗振性最好，多油楔、三油楔、椭圆轴承次Z,圆柱轴承最差；④改变进油温度或换油（即改变润滑油的黏度）；⑤增加外阻尼；⑥改变轴承间隙；⑦改变进油压力。3•临界转速转子在临界转速附近运行，即在

5、共振转速区运行，由于必然存在的残余不平衡以及在运行屮可能产生的新的不平衡，要出现共振，一般来说，振动比较剧烈。造成转子在临界转速附近运行的主要原因有以下儿个方面：①在设计中，山于临界转速计算不准，因而使工作转速落入共振转速区；②对于电动机拖动的压缩机，在运行中由于电网频率波动太大，可能迫使转子进入共振转速区；③对于柔性转子，在起动过程中，在临界转速附近停留；④临界转速与轴承系统的约束条件冇着密切关系。当轴承间隙留的很小时，油膜被挤压得很硬，刚度很人，临界转速有所提高，反之则有所降低，油的粘度也有影响。3.1临界共振特性临界共振特性包括：①振动有一个敏感区，既

6、共振转速区。转速在这个范围，转子就会产生剧烈振动。离开这个转速区，剧烈振动就会消失。但不具备突发性；②振动的频率一般和转速的频率一致。在某些条件下（如转子刚度各向异性），也可能是转速频率的倍数；③在振动波形方面，随着接近临界转速，振动波形呈现较好的正弦波；④转子的涡动方向和转向相同。3・2消除临界共振的措施消除临界共振的措施如下：①使工作转速避开临界转速区域；②调开临界转速，改变转子尺寸或轴承、支撑座的动特性；③增加阻尼。3.结构共振结构共振是由于作用在某个构件（如轴承座、台板、机壳）上的激振力频率和构件固有频率相同引起的。其木质和转子临界转速时共振相同。激

7、振力的频率可以由计算分析或由实测的振动信号进行频谱分析得到，而构件的固有频率通常用激振的方法来确左。针对结构共振的原因，可采取如下措施消除结构共振：①改变构件的动特性（如改变构件的刚度）；②改变激振力的频率；③增加外阻尼及减振器。5.不平衡振动不平衡振动通常是由于转子材料不均匀、结构不对称、加工和装配误差等原因而产生的质量偏心引起的。此外，与热不平衡、转子初始弯曲、联轴器误差、轴系对中不良等因素也有关。5.1不平衡振动特性不平衡振动特性包括：①对于刚性转子或转子在比第一阶临界转速低很多的转速下运行时，由于不平衡产生的离心力与转速的平方成正比，轴承座的振动随转

8、速增高而加大，但不一沱与转速的平方成正比，这是因为轴