壓縮機(jī)維修中的常見(jiàn)故障與處理技術(shù)分析

唐浩

摘 要：本文主要介紹了離心式壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及常見(jiàn)的故障原因和措施，以及在日常工作中的維護(hù)、檢修。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī);結(jié)構(gòu);工作原理;故障原因;措施

引言

壓縮機(jī)是用于增加氣壓和供應(yīng)氣體的機(jī)器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓縮機(jī)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)許多部門(mén)必不可少的主要設(shè)備之一。速度型縮機(jī)依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪的能力來(lái)增加氣體的壓力和速度，后再固定元件中部分氣體速度可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為氣體的壓力能。也可以說(shuō)借助高速旋轉(zhuǎn)葉輪的作用，使氣體分子得到一個(gè)很高的速度，然后放擴(kuò)散器中放慢速度，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能。

1離心式壓縮機(jī)的工作原理及組成結(jié)構(gòu)

1.1離心式壓縮機(jī)的工作原理

當(dāng)主軸驅(qū)動(dòng)的葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體從軸向進(jìn)入，并在離心力的作用下高速甩出葉輪，然后進(jìn)入流通面積逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器中，氣體流速急劇下降。 壓力的增加導(dǎo)致氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，然后將其送入到第二級(jí)中進(jìn)一步增加了壓力。 所以每一級(jí)葉輪對(duì)應(yīng)一級(jí)壓縮。

2.1離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子

離心式壓縮機(jī)的主要組成部分是轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由葉輪、主軸、平衡盤(pán)和推力盤(pán)等零件組成。

（1）葉輪：葉輪也稱(chēng)為工作輪，是離心式壓縮機(jī)的重要組成部分。氣體在工作路輪中流動(dòng)，增加其壓力和流速，并提高氣體的溫度。

（2）主軸：主軸的作用是支撐與其相連的旋轉(zhuǎn)零部件（葉輪、平衡盤(pán)等）并傳遞扭矩。

（3）平衡盤(pán)和推力盤(pán)：在多級(jí)離心式壓縮機(jī)中，由于各級(jí)葉輪兩側(cè)的氣體壓力不一致，使轉(zhuǎn)子會(huì)承受一個(gè)指向低壓端的合力。 該合力稱(chēng)為軸向力。 軸向力會(huì)對(duì)壓縮機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子移動(dòng)到一端，甚至導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與機(jī)殼碰撞，從而引起事故。 平衡盤(pán)是通過(guò)利用兩側(cè)氣體之間的壓力差來(lái)平衡軸向力的組件。 熱套在主軸上，平衡盤(pán)通常僅平衡部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承來(lái)承受。 推力盤(pán)是固定在主軸上的推力軸承的一部分，其作用是通過(guò)油膜將轉(zhuǎn)子的殘余軸向力作用在推力軸承上，并確定轉(zhuǎn)子和固定元件的位置。

2.2離心式壓縮機(jī)的定子

定子是壓縮機(jī)的固定元件，由擴(kuò)壓器、彎道、回流器、蝸殼及機(jī)殼組成。

（1）擴(kuò)壓器：擴(kuò)壓器的功能是通過(guò)葉輪產(chǎn)生的大量動(dòng)能氣流來(lái)減速，從而有效地將氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。

（2）彎道：其功能是將氣流引導(dǎo)至再循環(huán)器，該再循環(huán)器在轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)略微加速.

（3）回流器：其作用使氣流按所須方向均勻的進(jìn)入下一級(jí)。

（4）蝸殼：其主要功能是收集擴(kuò)壓器后面或葉輪后面的氣體，并使它們從壓縮機(jī)流到管道或氣體冷卻器。 另外，在大多數(shù)情況下，在氣體匯聚的過(guò)程中，蝸殼會(huì)引起殼外徑的逐漸增大，而流動(dòng)面積的逐漸增大也對(duì)減慢速度和增加壓力起一定作用。

（5）軸承、支撐軸承：用于支撐轉(zhuǎn)子使其高速旋轉(zhuǎn);止推軸承：作用是承受剩余的軸向力。

2.3輔助設(shè)備

（1）離心式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)：空分設(shè)備中使用的離心式壓縮機(jī)由于轉(zhuǎn)速高，而通常由齒輪增速箱驅(qū)動(dòng)。

（2）離心式壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)：冷卻方法主要是風(fēng)冷卻和水冷。 冷卻的主要方面：主電機(jī)、壓縮氣體、潤(rùn)滑油。 冷卻系統(tǒng)主要用于防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱導(dǎo)致燃燒損壞。 和降低了各級(jí)壓縮氣體的溫度，同時(shí)降低了功率消耗，并通常安裝了水冷卻器。

（3）離心式壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)：離心式壓縮機(jī)組必須配備完好的潤(rùn)滑系統(tǒng)。它用于向壓縮機(jī)組軸承、齒輪、變速箱和電機(jī)軸承供油。這樣在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)組動(dòng)件和靜件部分均可在液體（油膜）和固體之間實(shí)現(xiàn)摩擦，從而消除產(chǎn)生的熱量和微小的金屬粒子。整個(gè)潤(rùn)滑油系統(tǒng)由油箱、泵前過(guò)濾器、油泵、油冷卻器、機(jī)油過(guò)濾器、油氣分離器、排煙風(fēng)機(jī)、高位油箱，閥門(mén)和連接管路的主要部分組成。

4.離心式壓縮機(jī)震動(dòng)故障分析

4.1油膜振蕩

軸承在高速工作的情況下可能會(huì)伴隨有油膜振蕩的情況發(fā)生，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是膜力因素。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不斷加大，振動(dòng)的情況并沒(méi)有伴隨衰弱的現(xiàn)象出現(xiàn)，同時(shí)振動(dòng)的頻率不會(huì)發(fā)生較大的變化。由于不同的轉(zhuǎn)子載荷的限度不同，出現(xiàn)半速渦動(dòng)或者是油膜振蕩的現(xiàn)象也不一樣。

因?yàn)殡x心式壓縮機(jī)的工作時(shí)間延長(zhǎng)了。油膜振蕩的問(wèn)題也就表現(xiàn)的更加明顯。因?yàn)樵斐捎湍ふ袷幀F(xiàn)象的主要原始是油膜過(guò)多，所以若想保證離心式壓縮機(jī)能夠在較長(zhǎng)一段時(shí)間保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，必須要確保油膜能夠在機(jī)械設(shè)備的選取與設(shè)計(jì)工作進(jìn)行嚴(yán)格管控。

4.2離心式壓縮機(jī)出現(xiàn)軸位移故障分析

離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生軸向位移，首先是由于軸向力的存在。而軸向力的產(chǎn)生過(guò)程如下：

在氣體通過(guò)工作輪后，提高了壓力，使工作輪前后承受著不同的氣體壓力。由于輪子兩側(cè)從外徑到輪蓋密封圈直徑的軸向受力是互相抵消的，因此，它的軸向力，由以三部分組成：

（1）在輪盤(pán)背部從直徑到軸頸密封圈直徑這塊面積上所承受的氣體的力;

（2） 在工作輪進(jìn)口部分，從直徑到這塊面積上所承受的氣體壓力;

（3）進(jìn)口氣流以一定的速度對(duì)輪盤(pán)所產(chǎn)生的沖擊力。

在一般情況下（1）>（2+3），所以每個(gè)葉輪的油向推力方向都是由葉輪的輪盤(pán)側(cè)指向進(jìn)口側(cè)（輪蓋側(cè)）。如果所有葉輪同向安裝，則總軸向推力相當(dāng)可觀。為了減少軸向推力，通常采用平衡盤(pán)，利用平衡盤(pán)兩側(cè)的壓力差產(chǎn)生與上述軸向力方向相反的力，來(lái)平衡掉軸向力的70%～～90%。除此之外，還可以在設(shè)計(jì)時(shí)使不同級(jí)的工作輪進(jìn)氣方向相反，或采用雙面進(jìn)氣葉輪來(lái)減小軸向力。剩余的部分由止推軸承來(lái)承受。在壓縮機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)平衡盤(pán)密封被破壞，或平衡盤(pán)后低壓腔通大氣的小管被堵塞等原因，而失去抵消一部分軸向推力的能力時(shí)，則轉(zhuǎn)子的軸向力將急劇增加，致使止推軸承難以承受，并最終造成較大的軸向位移。另外，當(dāng)止推軸承合金過(guò)度磨損，或因其它突然事故（例如潤(rùn)滑系統(tǒng)突然斷油）而熔化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的軸向位移。 所以為了安全起見(jiàn)，離心式壓縮機(jī)均設(shè)有軸向位移安全指示器。當(dāng)軸向位移超過(guò)允許值時(shí)，指示器會(huì)發(fā)出聲光報(bào)瞥或自動(dòng)停機(jī)。在任何情況下，軸向位移過(guò)大均須立即停車(chē)處理，以免發(fā)生轉(zhuǎn)子與固定件相碰重大事故。

4.3離心式壓縮機(jī)軸承溫度升高故障分析

4.3.1由潤(rùn)滑油系統(tǒng)引起的軸承溫度高

當(dāng)潤(rùn)滑油量不足或者潤(rùn)滑油中斷時(shí)，就會(huì)造成軸承溫度升高，使軸承產(chǎn)生咬合，嚴(yán)重的情況可以導(dǎo)致巴氏合金熔化。而往往造成油量不足或中斷的原因可能是：

①主油泵遭到損壞而輔助油泵沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行投入供油;

②供油系統(tǒng)管路及連接閥門(mén)漏油或產(chǎn)生破裂，或者油管路堵塞;

③油箱中油位過(guò)低是造成油泵吸油量不足、吸不上油。

產(chǎn)生上述原因時(shí)，機(jī)組應(yīng)加強(qiáng)每日正常檢查，及時(shí)查找原因，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

潤(rùn)滑油含有沙粒雜質(zhì)等異物不夠清潔，被帶入軸承后導(dǎo)致軸瓦產(chǎn)生刮傷，嚴(yán)重的會(huì)使軸承溫度升高而造成巴氏合金熔化。應(yīng)對(duì)油箱中潤(rùn)滑油進(jìn)行循環(huán)過(guò)濾，濾掉油里的雜質(zhì)，檢查并清洗供油管線(xiàn)上油過(guò)濾器，必要時(shí)可以通過(guò)更換新濾芯來(lái)提高濾油效果。

結(jié)論

離心式壓縮機(jī)具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，主要涉及石油、化工、機(jī)械等行業(yè)。由于離心式壓縮機(jī)的廣泛應(yīng)用，研究離心式壓縮機(jī)的故障診斷技術(shù)具有重要的實(shí)際意義。從離心壓縮機(jī)故障機(jī)理的研究與分析，梳理出離心式壓縮機(jī)故障及機(jī)理，總結(jié)了離心式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)的應(yīng)用情況，以期通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)以及將來(lái)的智能測(cè)控分析系統(tǒng)為離心式壓縮機(jī)后期負(fù)荷投產(chǎn)的研究提供一定的指導(dǎo)。

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