離心式空氣壓縮機(jī)喘振故障分析與控制預(yù)防

呂文浩 魯 悅 劉云龍

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)安裝檢修配件有限公司，遼寧 沈陽110000）

離心式空壓機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題、其中空壓機(jī)組發(fā)生一種低頻高振的壓力脈沖情況，聲音類似大幅度的喘氣，這種現(xiàn)象就叫做“喘振”。發(fā)生喘振時(shí)機(jī)組噪音較大，設(shè)備會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)，操作波動(dòng)大。壓縮機(jī)對每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)都有著一定流量要求，如果低于標(biāo)準(zhǔn)，工況平衡性削弱這時(shí)出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)就稱為喘振點(diǎn)。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的穩(wěn)定提升，生產(chǎn)工業(yè)在新時(shí)期背景中也得到了良好發(fā)展空間，目前離心式空壓機(jī)應(yīng)用范圍較大，但容易出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，本文將從離心式空壓機(jī)喘振概述出發(fā)，結(jié)合其發(fā)生原因分析固定極限流量控制、動(dòng)態(tài)極限流量控制以及多種預(yù)防措施的應(yīng)用效果，為行業(yè)發(fā)展提供理論支持。

1 離心式空壓機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象概述

離心式空壓機(jī)組自身具有排氣效果好、排氣量高、結(jié)構(gòu)組裝成熟化、檢維修方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠在氣體不受油污染情況下正常運(yùn)作，保證工況的穩(wěn)定性與可靠性，并且壓縮的氣流無脈動(dòng)等多種優(yōu)勢，當(dāng)前此類設(shè)備已經(jīng)開始在社會(huì)各行各業(yè)中得到了大量投放使用，例如：石油化工、冶金動(dòng)力等等。另外空分廠是很多類型企業(yè)工廠運(yùn)作時(shí)各生產(chǎn)部門必須具備的基礎(chǔ)站點(diǎn)，因此空分廠當(dāng)中的離心式空壓機(jī)需要保證自身運(yùn)行效果良好，實(shí)現(xiàn)其安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)作對整個(gè)工廠的生產(chǎn)效率均起到非常重要的作用，特別是對于其中一些工藝要求較高的部門例如：煉鐵、煉金、軋鋼等等，這種大型的離心式空壓機(jī)已經(jīng)不僅僅是作為單一的提供壓縮空氣的能源介質(zhì)，更是整個(gè)工廠能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)的根本保障。但是從實(shí)際應(yīng)用過程中不難發(fā)現(xiàn)，這種離心式空壓機(jī)對周邊氣體產(chǎn)生的壓力、排放流量、實(shí)時(shí)溫度的變化均比較敏感，如果操作不當(dāng)，就很容易出現(xiàn)喘振，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)特別是在壓縮空氣的使用量波動(dòng)較大時(shí)，空壓機(jī)會(huì)發(fā)生更加明顯且頻繁的喘振現(xiàn)象。

1.1 離心式空氣壓縮機(jī)的工作原理

離心式空壓機(jī)屬于速度式壓縮機(jī)，其工作原理是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)各級葉輪做高速旋轉(zhuǎn)，把從軸向進(jìn)入葉輪的氣體高速甩出。氣體被甩到流通面積逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器之后，流速下降，壓力升高，然后在進(jìn)入下一級葉輪繼續(xù)升壓，最后由排氣口排出。

1.2 離心式空氣壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

離心空壓機(jī)主要由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成。轉(zhuǎn)子包括葉輪和軸，葉輪由葉片、平衡盤和軸封等零部件組成。定子的主體是機(jī)殼，定子由擴(kuò)壓器、彎道、回流器、迸氣管、排氣管及部分軸封等零部件組成。離心式空壓機(jī)按結(jié)構(gòu)可大致分為水平剖分型、筒型、等溫型，其中水平剖分型在鋁電解行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。

2 離心式空氣壓縮機(jī)運(yùn)行中的常見故障及原因分析

2.1 振動(dòng)值較大

造成離心式空壓機(jī)振動(dòng)值較大的原因主要有以下幾種：

（1）地腳螺栓松動(dòng)；

（2）壓縮機(jī)和主電機(jī)找正精度達(dá)不到技術(shù)規(guī)范要求；

（3）振動(dòng)探頭失靈或振動(dòng)檢測系統(tǒng)的導(dǎo)線聯(lián)接器松動(dòng)；

（4）彈性聯(lián)軸器磨損或損壞；

（5）壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度達(dá)不到使用要求；

（6）軸承磨損或損壞；

（7）齒輪或者葉輪等內(nèi)部零部件受損；

（8）軸承油壓較低；

（9）空壓機(jī)發(fā)生連續(xù)喘振。

2.2 中間冷卻器、后冷卻器排氣溫度較高

造成中間、后冷卻器排氣溫度過高的原因主要有以下幾種：

（1）油冷卻器給水量不足；

（2）給水溫度較高；

（3）冷卻器管道被異物堵塞；

（4）溫度傳感器失靈。

2.3 喘振

喘振現(xiàn)象不僅與壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)分離嚴(yán)重有關(guān)，而且與管網(wǎng)系統(tǒng)也有密切關(guān)系。隨著網(wǎng)絡(luò)容量的增大，喘振的幅度增大，頻率降低，反之亦然。如圖1 所示，當(dāng)管網(wǎng)性能曲線在1，2，3 之間時(shí)，當(dāng)管網(wǎng)性能曲線移動(dòng)到4 所示位置時(shí)，與壓縮機(jī)性能曲線相交于s 點(diǎn)，且s 點(diǎn)進(jìn)入喘振界，則整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生喘振。

2.4 排氣壓力不足

造成排氣壓力不足的原因主要有以下幾種：

（1）系統(tǒng)耗風(fēng)量超過壓縮機(jī)容量；

（2）放空閥失靈；

（3）進(jìn)口導(dǎo)葉或執(zhí)行器失靈；

（4）壓力傳感器失靈。

2.5 潤滑油壓力不達(dá)標(biāo)

造成潤滑油壓力不達(dá)標(biāo)的原因主要有以下幾種：

（1）油泵損壞；

（2）油壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定較低；

（3）油壓調(diào)節(jié)閥失靈；

（4）潤滑油管路連接和組件泄露；

（5）儲(chǔ)油器中油面較低；

（6）潤滑油溫度超過50℃；

（7）潤滑油管路損壞；

（8）壓力傳感器損壞。

2.6 振動(dòng)傳感器電壓差值小

造成振動(dòng)傳感器電壓差值小的原因主要有以下幾種：

（1）校正不合適；

（2）振動(dòng)監(jiān)視器的聯(lián)接器松動(dòng)；

（3）振動(dòng)探頭失靈；

（4）轉(zhuǎn)換器失靈。

3 離心式空氣壓縮機(jī)常見故障處理方法

3.1 振動(dòng)值較大處理方法

在實(shí)際使用過程當(dāng)中，造成離心式空壓機(jī)振動(dòng)值較大的原因較多，因此要根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行具體分析。首先要檢查地腳螺栓是否松動(dòng)，聯(lián)軸器是否磨損或者損壞，油壓是否合適，振動(dòng)傳感探頭是否失靈和探頭檢測系統(tǒng)的導(dǎo)線連接器是否松動(dòng)，空壓機(jī)是否發(fā)生了連續(xù)喘振等，如有異常需處理；如壓縮機(jī)和主電機(jī)找正精度達(dá)不到技術(shù)規(guī)范要求，必須重新調(diào)整聯(lián)軸器的同心度；如潤滑油變質(zhì)或者油內(nèi)含有雜質(zhì)，可能導(dǎo)致軸承產(chǎn)生非正常磨損或損壞，應(yīng)引起重視，如發(fā)現(xiàn)軸瓦受損，必須及時(shí)修復(fù)或者更換；如齒輪或者葉輪等內(nèi)部旋轉(zhuǎn)零部件受損，必須停機(jī)更換。特別指出的是，轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度對設(shè)備振動(dòng)值的影響很大，如壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度不高，必定會(huì)影響到設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行，即使設(shè)備投運(yùn)初期的振動(dòng)值在正常值范圍之內(nèi)，但經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行之后，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度不高的弊端便會(huì)逐漸凸顯出來。以某公司的1#離心式空氣壓縮機(jī)為例，在設(shè)備調(diào)試階段，該空壓機(jī)的一級軸承振動(dòng)值為18mm/s，比其它部位的振動(dòng)值高2-3mm/s，但屬于正常范圍，運(yùn)行四個(gè)月之后，該部位的振動(dòng)值逐漸上升到28mm/s，六個(gè)月后，振動(dòng)值進(jìn)一步上升，偶爾超過報(bào)警值，廠家技術(shù)員到達(dá)現(xiàn)場檢查了壓縮機(jī)軸承、齒輪等零部件，發(fā)現(xiàn)并無異常，經(jīng)分析認(rèn)定，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度不高才是引起振動(dòng)值偏高的主要原因，最終決定將轉(zhuǎn)子返廠做了動(dòng)平衡校正，回裝后設(shè)備運(yùn)行正常。因此，一旦判斷設(shè)備的異常振動(dòng)是由于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度達(dá)不到使用要求而引起的，即使設(shè)備運(yùn)行時(shí)振動(dòng)值沒有達(dá)到報(bào)警值，也必須盡快將轉(zhuǎn)子返廠做動(dòng)平衡校正，這樣才能保證設(shè)備長期安全平穩(wěn)運(yùn)行。

3.2 中間冷卻器、后冷卻器排氣溫度較高處理方法

首先要根據(jù)實(shí)際情況，分析原因，對癥下藥，通常采取增加給水量、降低給水溫度、清潔冷卻器內(nèi)部雜物、更換溫度傳感器等方法進(jìn)行處理。

3.3 連續(xù)喘振處理方法

喘振是離心式空壓機(jī)在某一工況下產(chǎn)生的特有現(xiàn)象，對空壓機(jī)的安全運(yùn)行影響較大。造成空壓機(jī)發(fā)生連續(xù)喘振的因素較多，應(yīng)具體問題具體分析。根據(jù)不同的情況可分別采用清潔或更換過濾器元件、調(diào)整進(jìn)口溫度（如果第一級進(jìn)口溫度較高，就采取較低的排氣量）、增加中間冷卻器的給水量(如果中間冷卻器中給水溫度較高）、采用較低的給水溫度、低于設(shè)計(jì)值的排氣壓力等辦法進(jìn)行處理；如止回閥、葉輪、擴(kuò)壓器、蝸殼進(jìn)口積污，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)性能下降，需及時(shí)清理；如止回閥、進(jìn)口導(dǎo)葉或執(zhí)行器損壞，需修理或更換。

3.4 排氣壓力不上升處理方法

根據(jù)不同故障原因，分別采取減少耗風(fēng)量、修理或更換排氣閥、修理或更換進(jìn)口導(dǎo)葉或者驅(qū)動(dòng)器以及更換壓力傳感器等方法進(jìn)行處理。

3.5 潤滑油壓力不上升處理方法

根據(jù)造成潤滑油壓力不上升的不同原因，對潤滑油泵、管道及閥門進(jìn)行檢查，及時(shí)修復(fù)或者更換損壞的零部件，如有管道和閥門組件接頭泄露應(yīng)及時(shí)緊固。

3.6 振動(dòng)傳感器電壓差值小處理方法

如出現(xiàn)振動(dòng)傳感器電壓差值小現(xiàn)象，應(yīng)按照“振動(dòng)探頭的間隙調(diào)整法”對振動(dòng)探頭重新進(jìn)行調(diào)整，并重新加固連接器，如探頭或轉(zhuǎn)換器損壞，必須更換。

4 結(jié)論

離心式空氣壓縮機(jī)在電解鋁生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用，在運(yùn)行過程當(dāng)中，因設(shè)備故障處理不當(dāng)而影響生產(chǎn)的事件時(shí)有發(fā)生。因此，設(shè)備管理人員應(yīng)該重視離心式空氣壓縮機(jī)的管理，有針對性地開展技能培訓(xùn)，對離心式空氣壓縮機(jī)的故障進(jìn)行深入分析，使檢修人員熟練掌握設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理、故障分析和處理方法等知識，才能確保設(shè)備的檢修效率和質(zhì)量，同時(shí)，要抓好預(yù)防性維護(hù)維修工作，要求操作人員按章操作，定期開展計(jì)劃點(diǎn)檢和計(jì)劃檢修，及時(shí)消除設(shè)備隱患，才能保證離心式空氣壓縮機(jī)安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行。