離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障現(xiàn)象分析及處理

梁旭亮 秦曉松

中石油北京天然氣管道有限公司 河北石家莊 050000

1 振動(dòng)的原因分析

1.1 振動(dòng)發(fā)生的內(nèi)因

很多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究表明，振動(dòng)主要是壓縮機(jī)葉輪本身的特性所導(dǎo)致的。當(dāng)入口氣流量低于最小工況工作點(diǎn)時(shí)，葉輪通道內(nèi)的氣流會(huì)產(chǎn)生重大的旋轉(zhuǎn)剝離，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)壓力瞬間減少，但是出口的系統(tǒng)壓力不會(huì)馬上減少。壓縮機(jī)的壓力通常比管網(wǎng)的壓力低，由于壓力差，管網(wǎng)內(nèi)的氣體向后流動(dòng)，葉輪通道的流量被補(bǔ)充，達(dá)到通常的工作狀態(tài)。當(dāng)壓縮機(jī)內(nèi)的流量再次下降時(shí)，氣體再次重復(fù)之前的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)重復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程將產(chǎn)生壓縮機(jī)振動(dòng)問(wèn)題[1]。

1.2 振動(dòng)發(fā)生的外因

相關(guān)實(shí)踐表明，管線網(wǎng)絡(luò)的工作性能影響離心壓縮機(jī)振動(dòng)。壓縮機(jī)管道網(wǎng)絡(luò)由管線、配件、閥門和設(shè)備等構(gòu)成。管網(wǎng)容量越大，振動(dòng)幅度越大，振動(dòng)頻率越低。這樣的外部因素會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生振動(dòng)，影響其正常運(yùn)行，對(duì)于整個(gè)壓縮機(jī)組或者整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)影響巨大。

2 離心壓縮機(jī)的防振動(dòng)控制

2.1 穩(wěn)定轉(zhuǎn)子平衡性

造成轉(zhuǎn)子不平衡的原因很多，針對(duì)不同的原因，必須采取不同的預(yù)防措施。由于未在旋轉(zhuǎn)體的幾何軸上設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)體重心的問(wèn)題，所以可以使用動(dòng)平衡方法來(lái)消除或增加重量，并根據(jù)振動(dòng)模型曲線的線性化原理來(lái)使用柔性轉(zhuǎn)子平衡。在旋轉(zhuǎn)體的幾何軸設(shè)計(jì)中，由于撓性轉(zhuǎn)子無(wú)法自身平衡，因此必須通過(guò)對(duì)表面進(jìn)行額外加工來(lái)保證平衡性，并且需要注意避免零件未對(duì)齊導(dǎo)致的表面不匹配，應(yīng)一同加工來(lái)保證一致性。

2.2 糾正轉(zhuǎn)子對(duì)正

為糾正轉(zhuǎn)子對(duì)正度，應(yīng)盡可能改善工作條件，定期清潔轉(zhuǎn)子表面涂層，以確保沒(méi)有灰塵覆蓋；定期清潔導(dǎo)液葉輪，以確保沒(méi)有結(jié)露或污垢；適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以確保轉(zhuǎn)子彎曲度不超過(guò)極限值并且部件的連接穩(wěn)定，組織專家團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)子對(duì)正操作[2]。

2.3 提高壓縮機(jī)入口流量和入口壓力的參數(shù)

在運(yùn)行過(guò)程中，提高壓縮機(jī)入口流量和入口壓力的參數(shù)，在流量不變時(shí)可通過(guò)降低離心壓縮機(jī)排氣壓力，提高入口壓力或兩者相結(jié)合的方式，減少出口入口壓差，以防止壓縮機(jī)發(fā)生喘振。

2.4 在離心壓縮機(jī)上設(shè)置自動(dòng)防喘系統(tǒng)

目前，大多數(shù)壓縮機(jī)已設(shè)置了防喘振系統(tǒng)，比如，阿特拉斯科普柯生產(chǎn)的ZH-10000 型壓縮機(jī)所設(shè)置的DP/DP 喘振預(yù)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)的實(shí)際狀況，最大限度地減少放空。另外，DP/DP 系統(tǒng)配置有額外的傳感器和相應(yīng)的控制邏輯，對(duì)預(yù)防喘振能夠起到很好的作用。當(dāng)然，防喘系統(tǒng)雖然具有優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)具備一定的風(fēng)險(xiǎn)，比如，可能會(huì)發(fā)生報(bào)告喘振的虛假信號(hào)，為生產(chǎn)穩(wěn)定帶來(lái)不利影響，因此，需要定期地對(duì)防喘系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和維護(hù)保養(yǎng)。

2.5 提高檢修流程質(zhì)量

離心式壓縮機(jī)的維護(hù)不僅工作量大，而且由于維護(hù)空間小，還要求高水平的測(cè)量精度。因此，需要工程技術(shù)專業(yè)且負(fù)責(zé)任的維護(hù)團(tuán)隊(duì)。維護(hù)人員可以使用激光對(duì)中器來(lái)使設(shè)備維護(hù)誤差控制在0．02 mm 之內(nèi)，并且通過(guò)在離心壓縮機(jī)中安裝檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單元運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)運(yùn)行中的不穩(wěn)定因素，避免事故的發(fā)生，提高維修質(zhì)量。

2.6 加強(qiáng)維護(hù)措施

做好壓縮機(jī)的日常維護(hù)工作是工作人員每天最基礎(chǔ)性的工作內(nèi)容，他們必須保證每天離心式壓縮機(jī)都能夠保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)于離心式壓縮機(jī)日常維護(hù)的工作要點(diǎn)有如下：

首先要注意隨時(shí)觀察壓縮機(jī)各項(xiàng)指示表的數(shù)據(jù)，保證它們不會(huì)有大幅度的變化。

其次，要注意定期聽(tīng)聽(tīng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音狀態(tài)，觀察是否有雜音或者噪音的出現(xiàn)。在檢查過(guò)程中，要先進(jìn)行最基礎(chǔ)的檢查，可以根據(jù)情況對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行排查，保證機(jī)器可以處于正常狀態(tài)下運(yùn)行。

另外，工作人員也要對(duì)機(jī)壓縮機(jī)的線路和配件線路進(jìn)行檢查，檢查線路是否老化脫落等現(xiàn)象，還要注意是否存在線路短路接觸不良等問(wèn)題的出現(xiàn)，而且要認(rèn)真觀察是否每個(gè)部件都在完好地運(yùn)行。檢查過(guò)程中要按照事先整理的順序一一檢查過(guò)去，確保不遺漏任何重要的相關(guān)信息，以防設(shè)備在使用過(guò)程中突然出現(xiàn)問(wèn)題，產(chǎn)生安全隱患等。

更有甚者，如果軸承受刮板鏈的作用力影響，還有可能會(huì)降低軸承的強(qiáng)度，弱化其平衡力甚至失重等情況的發(fā)生。所以相關(guān)工作人員要根據(jù)科學(xué)的方法和手段，減小軸承在運(yùn)行過(guò)程中的摩擦阻力，以便提高離心式壓縮機(jī)的使用年限。

2.7 降低管道振動(dòng)

離心式壓縮機(jī)的各種進(jìn)、排氣管道發(fā)生振動(dòng)故障，其主要原因是壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率波動(dòng)牽扯導(dǎo)致的，主要故障影響局限于機(jī)組核心附近的管道組件。離心式壓縮機(jī)對(duì)管道系統(tǒng)故障影響的頻率計(jì)算為：f=n60，其中n 為離心式壓縮機(jī)的本身最大轉(zhuǎn)速極限，r/min。

為了降低和控制管路振動(dòng)故障，可采取以下針對(duì)性措施：一是提升離心式壓縮機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)平衡度；二是壓縮機(jī)外部的吸、排氣口加裝柔軟管道；三是在管道內(nèi)部加裝緩沖器；四是在布置設(shè)計(jì)管道時(shí)減少相應(yīng)的急拐彎、異形接頭；五是增加或減少管道支架的間距[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，振動(dòng)是離心式壓縮機(jī)運(yùn)行中非常常見(jiàn)的一種現(xiàn)象和問(wèn)題，一旦發(fā)生，會(huì)對(duì)機(jī)組的性能產(chǎn)生巨大影響。通過(guò)分析得知，倒流與供氣的周期性交替是引發(fā)其發(fā)生振動(dòng)的最直接原因。壓縮機(jī)振動(dòng)會(huì)使供氣參數(shù)出現(xiàn)大幅波動(dòng)，引發(fā)葉輪振動(dòng)，使壓縮機(jī)振動(dòng)和噪聲突然加大。振動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑油油膜破壞，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致其爆炸。對(duì)于不穩(wěn)定的工作區(qū)，需要結(jié)合實(shí)際情況安排振動(dòng)控制裝置，選擇使用科學(xué)方式預(yù)防和控制振動(dòng)問(wèn)題，進(jìn)而保障壓縮機(jī)安全、平穩(wěn)運(yùn)行。