淺析離心壓縮機喘振故障

周慧彬 國成

摘要：隨著社會的發(fā)展和科技的進步，機械設(shè)備自動化得到了廣泛應(yīng)用。離心式壓縮機重要的機械設(shè)備，在應(yīng)用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種問題，影響到設(shè)備的正常使用和安全。本文對離心壓縮機的喘振問題進行分析和闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機；喘振；故障

引言

當(dāng)前，離心式壓縮機被廣泛地應(yīng)用于化工、石油等行業(yè)內(nèi)部，但它在流量、溫度和氣體壓力的影響下很容易發(fā)生喘振現(xiàn)象。本文將具體分析離心式壓縮機的喘振原因，并提出一些預(yù)防的策略，以保證壓縮機機組的安全、穩(wěn)定運行。

1離心式壓縮機的喘振的危害

離心式壓縮機喘振故障問題的出現(xiàn)，會影響機械設(shè)備的正常運行，喘振故障對風(fēng)機以及管道系統(tǒng)有著嚴重損害。在管道的流量比較大的時候，以及流量速度比較大的時候，就比較容易發(fā)生急劇的波動，造成風(fēng)機的強烈震動，產(chǎn)生很大的噪音，對管道以及風(fēng)機系統(tǒng)就會帶來嚴重威脅。離心式壓縮機喘振故障的發(fā)生，會破壞離心式壓縮機葉片以及軸承。當(dāng)葉片處在強烈脈動的氣流中時，由于氣流周期震蕩產(chǎn)生振動，對葉輪就會造成強大壓力，以及整體機組的振動，從而就會破壞壓縮機葉片以及軸承。

2離心式壓縮機喘振故障原因分析

2.1轉(zhuǎn)子不平衡

離心式壓縮機轉(zhuǎn)子不平衡是較為常見的故障。在離心式壓縮機轉(zhuǎn)子時，受制造技術(shù)和加工材料等多重影響，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量往往無法完全與中心軸線呈完全對應(yīng)關(guān)系，轉(zhuǎn)子的軸線和轉(zhuǎn)子的質(zhì)心通常情況下會存在一定的偏心距，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子只能達到一種相對平衡的狀態(tài)。而機器在運行的過程受離心力的影響，轉(zhuǎn)子會對壓縮機軸承產(chǎn)生載荷影響，導(dǎo)致震蕩故障。

轉(zhuǎn)子不平衡的原因主要為以下幾點：一是材料問題。材料的質(zhì)量較差，在運輸過程中容易磨損，導(dǎo)致變形；鑄件上存在氣孔，導(dǎo)致材料厚度不均勻、結(jié)構(gòu)內(nèi)部組織存在不足。二是設(shè)計問題。在設(shè)計機械零件時，轉(zhuǎn)子的對稱性沒有得到良好的保障，重心沒有在旋轉(zhuǎn)軸線上。三是加工與裝配問題。在焊接和鑄造時扭曲變形導(dǎo)致造型缺陷；切削中存在誤差；在材料的熱處理上不符合標(biāo)準(zhǔn)；聯(lián)軸節(jié)不對稱。

2.2葉輪與擴壓器之間的間隙變化

葉輪與擴壓器之間的間隙應(yīng)該要保持在一個比較合理的距離，這是因為離心式壓縮機對其要求非常嚴格。如果葉輪與擴壓器之間的間隙太小了，工藝氣體流量也會變小，如果在這個時候后端推力軸承發(fā)生了較為嚴重的磨損情況，將導(dǎo)致葉輪與擴壓器碰撞事故的發(fā)生；如果葉輪與擴壓器之間的間隙太大了，泄漏串氣的情況將被引發(fā)，從而減少了空氣流量。由此可見，空氣流量變小的情況會發(fā)生于葉輪與擴壓器之間的間隙過大或過小的時候，從而降低了壓縮機的輸出壓力，導(dǎo)致喘振故障的發(fā)生。

2.3軸承溫度過高或者損壞

離心式壓縮機出現(xiàn)故障的另一個原因主要是軸承溫度過高或者是遭受損壞。而導(dǎo)致軸承溫度過高的最主要原因在于潤滑油，如果潤滑油的供油量不足，就會導(dǎo)致潤滑油本身的供油量不足，從而導(dǎo)致軸承溫度過高。此外，潤滑油的質(zhì)量出現(xiàn)問題，如存在水分或者潤滑油本身已經(jīng)變質(zhì)，也會導(dǎo)致軸承溫度過高。

2.4設(shè)備振動過大

設(shè)備振動過大也是導(dǎo)致離心式壓縮機出現(xiàn)故障的一個主要原因。振動過大主要表現(xiàn)為：1）主電機本身的自身振動過大。雖然在主電動機和壓縮機當(dāng)中會采取一定的措施來降低振動效果，但是如果電動機振動過于大的時候也會將振動傳遞給壓縮機，造成壓縮機自身的振動過大。2）壓縮機本身的精確度被破壞。3）機器會出現(xiàn)共振的情況。①當(dāng)機器設(shè)備要到達臨界轉(zhuǎn)速的時候，機器設(shè)備會劇烈地增大振動；②油膜振蕩產(chǎn)生共振；③如果機器的自身部件的振動頻率達到某些倍數(shù)關(guān)系，也會產(chǎn)生相應(yīng)的共振；④如果離心式壓縮機自身在喘振區(qū)運行，壓縮機本身出口的壓力也會導(dǎo)致較大幅度的波動，這樣就會引起壓縮機的劇烈振動。如果這種振動出現(xiàn)嚴重的情況，甚至?xí)?dǎo)致機器毀壞。

3控制離心式壓縮機出現(xiàn)喘振情況的措施

3.1葉輪與擴壓器之間的間隙變化

壓縮機的性能對葉輪與擴壓器之間的間隙具有非常高的要求，葉輪與擴壓器之間的間隙一般不會發(fā)生變化。如果葉輪與擴壓器之間的間隙發(fā)生了變化，這就說明擴壓器發(fā)生了腐蝕磨損現(xiàn)象或者是后端推力軸承出現(xiàn)了磨損的情況。為了防止這一情況的發(fā)生，每年都必須檢查葉輪與擴壓器之間的間隙，當(dāng)葉輪與擴壓器之間的間隙發(fā)生變化是由擴壓器腐蝕磨損導(dǎo)致的時候，可以通過修復(fù)擴壓器的方式解決，如果擴壓器腐蝕磨損現(xiàn)象嚴重，就必須更換擴壓器了；如果是由于后端推力軸承磨損導(dǎo)致的，就借助后端的墊片來調(diào)整間隙，使之符合規(guī)定的數(shù)值要求。

3.2軸承溫度過高的解決辦法

對于潤滑油造成的軸承溫度過高情況，我們需要按時檢查潤滑系統(tǒng)自身的油管，并且針對性地對油管進行清洗過濾。如果是潤滑油自身有水份，或者變質(zhì)導(dǎo)致軸承溫度過高或者損壞，我們可以檢修潤滑油的冷卻器，找到漏水的原因，或者是直接更換潤滑油。針對潤滑油，我們還需要調(diào)整冷卻水，對潤滑油的溫度進行調(diào)整，使所能達到的溫度滿足正常的使用需求。針對軸承溫度過高，還可以按照設(shè)計的要求，對軸承進行操作。

3.3設(shè)備振動過大的解決辦法

如果是由于設(shè)備達到臨界轉(zhuǎn)速產(chǎn)生強烈震動，就需要對臨界轉(zhuǎn)速進行變更或者調(diào)整。針對油膜振動的問題，我們可以從結(jié)構(gòu)上來保證當(dāng)前的軸頸相對于當(dāng)前的軸瓦處于一個偏心數(shù)值，也可以對潤滑油的溫度進行調(diào)整，使?jié)櫥偷恼扯雀淖儭ａ槍ζ渌膯栴}也需要對機器本身的部件或者是自身振動頻率進行相應(yīng)的變化。如果是針對喘振的情況，就應(yīng)該避免離心式壓縮機的運行頻率在喘振范圍內(nèi)或者喘振范圍之中。另一方面，我們也可以通過設(shè)置防喘振的保護系統(tǒng)來避免離心式壓縮機本身的喘振情況。

3.4固定極限流量法

在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，最常用的方法就是固定極限流量法，這種方法可以維護離心式壓縮機的運行可靠性和穩(wěn)定性。為了能夠?qū)α髁亢蛪毫M行有效的控制，必須要對離心式壓縮機的閥門實施控制節(jié)流或者回流統(tǒng)一的方法。另外，部分循環(huán)法也可以幫助離心式壓縮機的流量最大化，甚至超過流量的固定值，從根本上解決離心式壓縮機喘振情況的發(fā)生。雖然固定極限流量法簡化的操作，但是會增加管網(wǎng)的勞損程度，使能源過度浪費，而且不能在離心式壓縮機的運行工作區(qū)完全展開，使離心式壓縮機在沒有產(chǎn)生喘振故障時也打開預(yù)防裝置。

3.5可變極限流量法

將可變極限流量法在離心式壓縮機中進行應(yīng)用，也能有助于預(yù)防喘振故障。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法對壓縮機負荷進行保障，能減少壓縮機能耗，在工藝要求上能得以滿足。不同轉(zhuǎn)速下喘振極限流量是變數(shù)，隨著轉(zhuǎn)速下降變小，合理的預(yù)防措施實施，就是整體壓縮機負荷變化范圍中工作點沿著喘振安全線變化防止壓縮機喘振。變極限流量法主要是通過隨動防喘振流量控制系統(tǒng)在壓縮機不同工作的情況下，沿著喘振曲線自動改變防喘振流量調(diào)節(jié)器給定值，從而保障其安全和節(jié)能。

結(jié)語

綜上所述，離心式壓縮機喘振故障問題的解決需要從基礎(chǔ)做起，對喘振故障問題以及原因能詳細分析。通過此次理論探討，就能對離心式壓縮機喘振的故障問題解決提供參考依據(jù)，希望能為實際的故障問題解決起到一定啟示作用，充分認識到解決喘振故障的重要性。

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（作者單位：沈陽鼓風(fēng)機集團股份有限公司）