離心壓縮機(jī)故障原因及對(duì)策分析

牛廣原++牛天原

[摘 要]離心壓縮機(jī)是工業(yè)企業(yè)的重點(diǎn)設(shè)備，由于其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用中容易出現(xiàn)故障。離心壓縮機(jī)的故障原因有許多方面，必須采用良好的控制系統(tǒng)對(duì)壓縮機(jī)故障進(jìn)行預(yù)警和準(zhǔn)確的診斷，及時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)的性能和質(zhì)量，保證其穩(wěn)定運(yùn)行，為企業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

[關(guān)鍵詞]離心壓縮機(jī)；故障分析；原因與對(duì)策

中圖分類號(hào)：TQ056 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）08-0253-01

離心壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于眾多的工礦企業(yè)中，是企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，在企業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。離心壓縮機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)能夠促進(jìn)企業(yè)的安全生產(chǎn)，對(duì)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展有重要意義。然而，壓縮機(jī)的故障問題常常會(huì)給企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，需要我們及時(shí)找到故障原因，解除壓縮機(jī)的不正常振動(dòng)現(xiàn)象，保證機(jī)器設(shè)備和儀表的工作效率，增強(qiáng)壓縮機(jī)的使用壽命，提升設(shè)備的工作質(zhì)量和工作進(jìn)度，促進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。

一、離心壓縮機(jī)常見故障原因分析

離心壓縮機(jī)的故障現(xiàn)象最常見的是振動(dòng)和噪音，振動(dòng)能導(dǎo)致壓縮機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，受到損壞，降低設(shè)備的使用壽命。振動(dòng)按照機(jī)械性質(zhì)可分為強(qiáng)迫振動(dòng)、自激振動(dòng)、非定常強(qiáng)迫振動(dòng)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械最主要的部件是轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子不平衡或轉(zhuǎn)子缺陷造成的故障占?jí)嚎s機(jī)故障的70%。

1 轉(zhuǎn)子不平衡

離心壓縮機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡的原因有很多方面：設(shè)計(jì)時(shí)的缺陷、材料質(zhì)量不過關(guān)、葉輪葉片的斷裂以及工藝過程中產(chǎn)生的問題等都會(huì)對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)子的質(zhì)量造成影響，當(dāng)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心線之間存在偏差時(shí)，就會(huì)使轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不平衡。轉(zhuǎn)子不平衡包括兩種：原始不平衡、漸發(fā)性不平衡和突發(fā)性不平衡。原始不平衡是制造、轉(zhuǎn)配、材料原因引起的不平衡，漸發(fā)性和突發(fā)性不平衡都是由于粉塵和異物堆積、沉淀等對(duì)轉(zhuǎn)子的腐蝕、附著和卡塞形成的。下圖是幾種不同性質(zhì)的不平衡振幅變化趨勢(shì)：

2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中

大型機(jī)組中多個(gè)轉(zhuǎn)子之間由于機(jī)器的安裝誤差、工作產(chǎn)生的熱膨脹、變形、基礎(chǔ)沉降等原因，使各轉(zhuǎn)子軸線之間產(chǎn)生不對(duì)中，進(jìn)而引起轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一系列有害的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。導(dǎo)致機(jī)器發(fā)生異常振動(dòng)，引起嚴(yán)重的危害。轉(zhuǎn)子不對(duì)中分為軸承不對(duì)中和軸系不對(duì)中兩種。其中軸系不對(duì)中會(huì)產(chǎn)生平行不對(duì)中、角度不對(duì)中和綜合不對(duì)中三種情況。見下圖：

3 轉(zhuǎn)子彎曲

轉(zhuǎn)子彎曲是各橫截面的幾何中心連線與旋轉(zhuǎn)軸線不重合，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏心質(zhì)量，從而產(chǎn)生不平衡振動(dòng)。當(dāng)機(jī)組停用一段時(shí)間后再開機(jī)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)很大或不能正常開動(dòng)，可能的出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子彎曲。轉(zhuǎn)子彎曲有兩種：永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲。永久性彎曲是轉(zhuǎn)子發(fā)生弓形彎曲后不能恢復(fù)的彎曲，其產(chǎn)生原因有設(shè)計(jì)制造原因，停放時(shí)方法處理不當(dāng)，或遭熱水激冷等造成的。臨時(shí)性彎曲是可以恢復(fù)的彎曲，當(dāng)欲負(fù)荷過大，開機(jī)運(yùn)行時(shí)暖機(jī)不充分，升速過快時(shí)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子變形彎曲。

4 喘振

喘振是離心壓縮機(jī)的特有的故障現(xiàn)象。當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速下降出口壓力未下降時(shí)、或壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中負(fù)荷降到規(guī)定范圍值之下時(shí)，正常的氣體輸送會(huì)被破壞，氣流的方向會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)恢復(fù)原始?jí)毫?，產(chǎn)生流通道漩渦，形成喘振。喘振對(duì)壓縮機(jī)和機(jī)組零部件會(huì)造成損害，嚴(yán)重情況下會(huì)引起更大的事故，應(yīng)對(duì)壓縮機(jī)的各個(gè)氣體循環(huán)系統(tǒng)做好控制，抑制這種現(xiàn)象的發(fā)生。

二、離心壓縮機(jī)故障處理辦法

離心壓縮機(jī)檢修人員應(yīng)努力學(xué)習(xí)壓縮機(jī)維修管理技術(shù)，提高工作效率和技術(shù)水平，保障檢修的精確度和檢修質(zhì)量，有效地解決壓縮機(jī)的故障。同時(shí)，應(yīng)給每臺(tái)壓縮機(jī)配置檢測(cè)控制系統(tǒng)，及時(shí)檢測(cè)機(jī)組的運(yùn)行情況和工作狀態(tài)，根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，提取故障數(shù)據(jù)，分析誤差原因，幫助維修人員矯正誤差，提高機(jī)組的工作效率和設(shè)備的檢修質(zhì)量。

1 針對(duì)常見故障的日常檢修和維護(hù)

①.轉(zhuǎn)子不平衡的治理措施

針對(duì)初始不平衡，檢查是制造、安裝還是設(shè)計(jì)原因，按照技術(shù)要求對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，重新安裝對(duì)位轉(zhuǎn)子上的零部件，消除轉(zhuǎn)子上松動(dòng)的部件；針對(duì)漸變性和突發(fā)性不平衡，日常要做好定期檢修和清理除垢工作，及時(shí)更換損壞的轉(zhuǎn)子，清理疏通異物，保證介子的清潔，防止結(jié)垢和腐蝕。操作人員應(yīng)定期采用往進(jìn)氣口不斷注水的方式清除葉輪和隔板結(jié)疤，壓縮機(jī)停止工作時(shí)，工作人員可以揭蓋直接處理結(jié)疤，或?qū)⒍趸細(xì)怏w加入壓縮機(jī)內(nèi)，清除機(jī)組里面的沙粒和灰塵，進(jìn)一步減少離心壓縮機(jī)形成結(jié)疤。

②轉(zhuǎn)子不對(duì)中的治理措施

針對(duì)設(shè)計(jì)原因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子不對(duì)中，應(yīng)認(rèn)真核對(duì)圖紙，根據(jù)設(shè)計(jì)工藝中的冷態(tài)對(duì)中數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照核實(shí)，并按照要求調(diào)整轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的軸承對(duì)中情況。針對(duì)安裝問題，進(jìn)一步檢查機(jī)殼保溫狀態(tài)，熱膨脹是否均勻、受限。針對(duì)操作運(yùn)行問題，檢查機(jī)組是否超負(fù)荷運(yùn)行，介質(zhì)溫度是否偏離設(shè)計(jì)值。調(diào)整機(jī)組基礎(chǔ)沉降，檢查是否有滑板腐蝕、機(jī)殼變形等狀況發(fā)生。采用先進(jìn)儀器如激光矯正儀等幫助機(jī)組矯正精度，減少誤差現(xiàn)象，提高檢修維護(hù)的效率。

③轉(zhuǎn)子彎曲的治理措施

針對(duì)永久性彎曲的產(chǎn)生原因，應(yīng)做好對(duì)轉(zhuǎn)子的正確保管，按照規(guī)定存放轉(zhuǎn)子防止發(fā)生變形，及時(shí)檢修，定期按一定角度盤轉(zhuǎn)，校正轉(zhuǎn)子，按照技術(shù)要求做好動(dòng)平衡；針對(duì)臨時(shí)性轉(zhuǎn)子彎曲，可以調(diào)整后重新開機(jī)，延長(zhǎng)暖機(jī)時(shí)間，嚴(yán)格遵照規(guī)定進(jìn)行升速，加載。針對(duì)轉(zhuǎn)子彎曲的設(shè)計(jì)安裝原因應(yīng)提高機(jī)組配件質(zhì)量，如離心壓縮機(jī)的氣封材料應(yīng)改用四氟材料，防止運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生氧化、腐蝕，引起斷裂或變形，產(chǎn)生振動(dòng)故障。此外，離心壓縮機(jī)的冷卻管應(yīng)采用波紋管換熱器，可以有效地加速進(jìn)入壓縮機(jī)的氣體和液體湍流，減少機(jī)組部件的結(jié)痂狀況，提高壓縮機(jī)的換熱效果，同時(shí)防止壓縮機(jī)不能快速降溫，對(duì)工作面產(chǎn)生應(yīng)力，使壓縮機(jī)能夠減少受到外力的沖擊，機(jī)組運(yùn)行過程中不會(huì)產(chǎn)生自我膨脹，引起振動(dòng)故障。

④喘振的治理措施

針對(duì)機(jī)組的喘振現(xiàn)象，應(yīng)開大回流閥，保證入口的流量和壓力；其次，調(diào)整機(jī)組的轉(zhuǎn)速，嚴(yán)格按照操作規(guī)定要求，降速前需提前降壓，升壓前需提前升速，規(guī)范操作；對(duì)進(jìn)出口的過濾器、濾網(wǎng)、流道及時(shí)進(jìn)行清洗，防止堵塞，保證出口暢通，控制出口壓力在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；調(diào)整出口的冷卻器，使其滿足設(shè)計(jì)要求；對(duì)問題較大難以控制的，須更改設(shè)計(jì)或更換轉(zhuǎn)子。

2 采用控制系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)組的維護(hù)和保護(hù)

①神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷。當(dāng)壓縮機(jī)故障和產(chǎn)生原因之間是非線性關(guān)系時(shí)，可采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷故障。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以從根本上分析壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況、機(jī)組的組織變化，從而判斷出其產(chǎn)生故障的原因。②小波分析故障診斷。小波分析是利用小波變換過程處理離心壓縮機(jī)的故障信號(hào)，在故障診斷上有明顯優(yōu)勢(shì)，具備準(zhǔn)確診斷的能力。可以實(shí)現(xiàn)局部診斷、縮小故障識(shí)別范圍、提高檢修的準(zhǔn)確度。小波分析在獲取壓縮機(jī)的潛在故障信息后，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)和預(yù)定值相吻合，待自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)束后，會(huì)逐步降低輸入值，分層次地分解壓縮機(jī)的故障信號(hào)，進(jìn)一步準(zhǔn)確判定壓縮機(jī)故障。

結(jié)語

離心壓縮機(jī)的故障原因和表現(xiàn)形式具有多樣化和復(fù)雜性，給故障診斷帶來了一定的難度，加強(qiáng)日常維護(hù)和管理，采用高科技的診斷技術(shù)能夠幫助我們準(zhǔn)確判斷、識(shí)別各種異常現(xiàn)象，及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整和維護(hù)、控制壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)揮出壓縮機(jī)的工作優(yōu)勢(shì)，提高企業(yè)生產(chǎn)效益。

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