離心壓縮機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性及軸位移故障防治關鍵技術研究

梅立雪

摘要：離心壓縮機在現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)的過程中不僅廣泛應用于金屬的冶煉和氣體輸送等需要進行分離的工業(yè)生產(chǎn)流程中，還適用于很多私有工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過程，因此確保離心壓縮機在使用時具備良好的使用性能，是當前負責工業(yè)生產(chǎn)設備維修和維護的工作人員的主要責任和義務，而在離心壓縮機的使用過程中，經(jīng)常會存在轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性能不高或者軸位移的故障?；诖耍疚耐ㄟ^分析導致離心壓縮機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性能出現(xiàn)問題或者軸位移故障的原因，探究如何進行相應的防治。

關鍵詞：離心壓縮機;轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性;軸位移;故障;防治

0 ?引言

通過研究離心壓縮機的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性和軸位移故障，不僅能夠保障工業(yè)水平得到有效的提高，還能夠為后期齒輪軸系和軸承耦合系統(tǒng)的動力學分析提供良好的數(shù)據(jù)基礎，由于在離心壓縮機中影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性和軸位移故障的主要元部件為滑動軸承，所以通過對滑動軸承，靜特性和動特性的分析及測驗，能夠有效的提高高端軸承的應用效率，并且防止由于滑動軸承出現(xiàn)故障，而影響離心壓縮機的使用質(zhì)量。同時對其動靜特性進行分析，還可以克服關鍵技術上可能出現(xiàn)的難點，使滑動軸承的仿真效果能夠更加精確。

1 ?造成離心壓縮機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性及軸位移故障的原因及表現(xiàn)

1.1 離心壓縮機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性及軸位移故障的原因

當前無論是轉(zhuǎn)子的徑向振動還是軸向振動，都與離心機的穩(wěn)定運行具有密切的聯(lián)系，如果離心壓縮機的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性得不到保障，不僅會導致整個離心壓縮機的使用效率下降，還會影響工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。所以必須要明確現(xiàn)階段導致離心壓縮機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性出現(xiàn)故障或者軸位移出現(xiàn)故障的具體原因。造成離心壓縮機中轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性得不到保障的原因，主要有以下幾種：

首先是由于在軸承的使用過程中需要加入潤滑油，而潤滑油膜產(chǎn)生了油膜的震蕩或者渦動造成轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性得不到保障，從而使整個離心壓縮機機組的運行出現(xiàn)故障。

其次是在轉(zhuǎn)子長時間的運行過程中，可能會由于運行環(huán)境相對較差，從而使軸承出現(xiàn)了過為嚴重的磨損現(xiàn)象，引起了轉(zhuǎn)子的傾斜和轉(zhuǎn)軸的位移。然后是造成離心壓縮機轉(zhuǎn)子的軸位移故障的主要原因是，在離心壓縮機的運行過程中，如果出現(xiàn)了超負載運行或者長時間的運行，將會導致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)軸位移現(xiàn)象，并且使整個離心壓縮機組出現(xiàn)報警及停車，同時當軸向位移過大時，還可能造成離心壓縮機中的密封圈受損，從而對離心壓縮機中其他部件產(chǎn)生嚴重的沖擊力，既破壞了軸承的油膜穩(wěn)定性，又導致整個壓縮機的使用壽命下降。

最后造成軸位移故障及轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性得不到保障的原因是，在離心壓縮機的應用過程中會有平衡盤來保證軸向力的穩(wěn)定，而由于在滑動軸承的推動過程中，需要承擔一部分軸向力。如果軸向力的壓應力相對過大，將會導致周圍以增大，從而引起離心壓縮機中軸的溫度升高，破壞油膜的穩(wěn)定性。綜上所述，造成軸位移故障的原因主要有油膜的厚度以及軸承的間隙出現(xiàn)故障或者潤滑效果不佳，以及軸向力的力度相對過大等。

1.2 離心壓縮機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性及軸位移故障的表現(xiàn)

為了確保離心壓縮機能夠正常使用，需要及時的恢復到初始狀態(tài)，因此在離心壓縮機的運動狀態(tài)受到干擾以后，整個離心壓縮機機組系統(tǒng)會出現(xiàn)相應的抗擊力，并且保證離心壓縮機可以更加穩(wěn)定的運行，所以，針對離心壓縮機出現(xiàn)的震動過大的問題，為了不降低機組的運行能力，必須要提高穩(wěn)定性。因此這就需要使用性能更加良好的滑動軸承，既要確保軸位移能夠在受到過大的壓應力的過程中還符合位移標準，又要確保轉(zhuǎn)子不會出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。在離心壓縮機的使用過程中，經(jīng)常會面臨以下幾種問題：

首先是超負載運行，超負載運行不僅對離心壓縮機的運行穩(wěn)定性造成了嚴重的影響，還會對整個生產(chǎn)機組設備的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，所以，保證在超負載運行的狀態(tài)下，離心壓縮機依然能夠維持轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性和軸位移的標準性非常重要。

其次是在溫度相對較為極端的情況下，使用離心壓縮機時，還可能會造成滑動軸承出現(xiàn)過多的磨損現(xiàn)象，從而降低滑動軸承的使用壽命以及離心壓縮機的使用性能。

然后是在針對滑動軸承進行潤滑的過程中，潤滑介質(zhì)也可能會出現(xiàn)層流或者湍流并存的狀態(tài)，如果出現(xiàn)了這一狀態(tài)，將會對軸承的性能提出更高的挑戰(zhàn)。

在低速運行狀態(tài)下，要確保油膜的厚度能夠滿足運行的要求，而在高速運行的狀態(tài)下由于動力學特性，離心的慣力可能會增強，而如果在重載的情況下，將會導致滑動軸承的接觸面積增大或者出現(xiàn)較為嚴重的發(fā)熱問題，從而引起滑動軸承出現(xiàn)變形現(xiàn)象，為離心壓縮機的使用帶來嚴重的挑戰(zhàn)，因此通過合理的測試技術，提高高端軸承的使用性能，是當前確保離心壓縮機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性和軸位移正常的關鍵技術。

2 ?離心壓縮機軸位移故障排查措施

2.1 離心壓縮機軸位移故障類型及排查

在離心壓縮機的使用過程中，如果轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性受到影響或者出現(xiàn)了軸位移故障，必須要采取相應的排除故障的措施，這樣才能夠保證離心壓縮機，可以得到及時的維修，并且不會影響整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程。針對離心壓縮機在運行過程中，造成軸位移故障的不同原因，需要采取不同的排故措施。

首先是當發(fā)現(xiàn)軸位移在脈動的過程中不是正常的工頻，將會導致軸向力也會出現(xiàn)非工頻脈動的現(xiàn)象，因此必須要針對這一現(xiàn)象進行及時的檢查，當由于這一原因造成軸位移出現(xiàn)故障時，其主要的特征量是氣流不均勻，造成對軸的沖擊或者出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。針對這一現(xiàn)象采取的排故措施，首先需要對離心壓縮機的進氣裝置進行相應的檢查，在明確的進氣裝置無故障以后，應該采取防喘振的相關措施。

其次是當軸向力的大小正常，并且軸瓦的溫度正常，而周圍依然出現(xiàn)了逐步增大的故障時，這時主要表現(xiàn)在滑動軸的潤滑效果可能出現(xiàn)了問題，并且造成滑動軸的摩擦增大，從而引起滑動軸的磨損或者放電腐蝕現(xiàn)象，針對這一現(xiàn)象進行相應的排查措施的主要流程是需要檢查滑動軸及離心壓縮機中其他潤滑系統(tǒng)是否出現(xiàn)了故障，在檢查的過程中一定要確保在停車的狀態(tài)下進行檢查，防止出現(xiàn)其它安全事故。

然后造成軸位移出現(xiàn)故障的主要原因是軸向力出現(xiàn)了超過最大限制的問題，從而導致軸瓦的溫度增加，因此引起軸位移的程度突然增大，引起停機事故，其主要的特征量表現(xiàn)為軸向力的增加引起軸承的損壞。針對這一現(xiàn)象采取的排故措施是首先將離心壓縮機所在的機組進行停車檢修，并且要相應的增加止推盤的面積，以及增大對止推盤兩側(cè)的壓力差，這樣可以確保及時的檢測出導致軸向力增大的因素，并且要開啟軸向力的自愈調(diào)控系統(tǒng)。

最后一個離心壓縮機的故障是由于軸向力的逐漸增大，導致軸瓦的溫度逐漸增高，而使軸位移越來越大，其主要的特征量表現(xiàn)為機件或者平衡盤的密封遭到了損壞，這時的主要排故措施是需要停車檢修，并且及時的啟動軸向力的自愈調(diào)控系統(tǒng)。

2.2 軸位移故障的處理措施

即使采取了合理的排故措施，仍然不能夠保證離心壓縮機在后期運行的過程中不會出現(xiàn)軸位移故障，因此針對軸位移故障必須要找出造成軸位移故障的直接原因，以及采取合理的改善措施，通過對其研究，表明在針對空氣壓縮機組進行探測的過程中，引起軸向力出現(xiàn)變動或者止推盤的主推面出現(xiàn)破損的原因是，在不斷的運行過程中造成滑動軸出現(xiàn)了靜電腐蝕現(xiàn)象。從而造成軸位移的波動較為強烈，以及軸位移的限值超出了標準規(guī)定范圍，因此必須要對靜電腐蝕現(xiàn)象采取合理的防控措施。同時當潤滑油的質(zhì)量得不到保證，或者出現(xiàn)了變質(zhì)問題時，也可能會造成整個離心壓縮機的潤滑系統(tǒng)遭到破壞，從而引起軸位移故障。當氯氣進入到潤滑系統(tǒng)以后，可能會造成加速靜電腐蝕現(xiàn)象，因此必須要確保能夠在潤滑系統(tǒng)中加入保護氣，防止氯氣或者其他活潑性相對較強的氣體進入到潤滑系統(tǒng)中，影響潤滑油的使用質(zhì)量。

3 ?離心壓縮機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性問題排查措施

當前影響離心壓縮機中轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的主要原因是，滑動軸承在使用的過程中，可能會由于高溫出現(xiàn)了積炭問題，或者出現(xiàn)了偏斜和磨損問題，這樣不僅會導致離心壓縮機中的軸承溫度過高，還會導致離心壓縮機的徑向振動幅度增大，從而使轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性受到影響。由于徑向的滑動軸承的剛度以及阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性有密切的聯(lián)系，所以分析轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)非常必要，除了要對徑向的滑動軸承進行性能的測試以外還要對其動力特性的參數(shù)進行相應的研究。其中研究的方法主要包括對滑動軸承靜態(tài)在何狀態(tài)下的運行進行研究以及在動態(tài)載荷狀態(tài)下的運行進行研究，還要明確滑動軸承受到不同激勵時具體的表現(xiàn)狀態(tài)，同時不平衡量也可能會對滑動軸承的使用性能造成影響。

因此根據(jù)以上幾個方面的分析可以明確在測定軸承系數(shù)的準確性時，可以使用不同的方法?，F(xiàn)階段我國常用的研究方法為，主要根據(jù)激勵參數(shù)和不平衡量參數(shù)采取不平衡響應法及外部激勵法。這兩種方法，一個是在時域內(nèi)進行測量，另一個是在頻域內(nèi)進行測量。不平衡響應法的主要使用流程是將不平衡量作為激勵，并且盡量減少信號產(chǎn)生的噪聲，這樣可以更加精確的辨別軸承的動力特性系數(shù)還可以建立軸承參數(shù)模型，并且根據(jù)實際的使用情況設計模型的環(huán)境。而在激勵法的使用過程中則主要利用電磁軸承激勵轉(zhuǎn)子，從而獲得激勵力及振動響應。

4 ?結(jié)束語

綜上所述，如果離心壓縮機的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了失穩(wěn)情況，或者軸位移出現(xiàn)了故障，將會導致離心壓縮機中轉(zhuǎn)子的徑向振動和軸向振動無法順利完成，從而影響整個生產(chǎn)機組的正常運行，因此必須要通過高端軸承的設計以及動力學分析，提高離心壓縮機的使用效率。

參考文獻：

[1]蘭洋，楊旭.離心壓縮機軸承位置對轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響[J].中國設備工程，2017（11）：120-122.

[2]閆鋒，王鐵夫，馬文堅.齒式壓縮機氣流激振故障診斷與治理[J].中國高新技術企業(yè)，2017（02）：72-73.

[3]蘭洋.離心壓縮機設計中提高轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的方法[J].中國設備工程，2016（06）：64-65.

[4]牛曉東.離心壓縮機轉(zhuǎn)子振動控制系統(tǒng)設計與實驗研究[D].北京化工大學，2016.