离心压缩机振动原因及分析方法

摘要：离心压缩机作为一种现代化生产的重要机械设备，由于其具有体积小、质量轻、稳定性高等特点，因而被广泛应用于各大生产领域，并且在生产产值提高上发挥了很大的作用。随着离心压缩机应用的不断深入，其自身的一些弊端也逐渐显现了出来，比如机械振动故障就是比较突出的问题之一。在此，文章在阐述离心式压缩机相关概况基础上，就离心式压缩机出现振动的原因展开了介绍，并从传统振动分析以及基于某案例背景的振动分析两方面进行了探讨。 关键词：离心压缩机；振动原因；分析方法

前言：离心式压缩机是一种具备高功率、高转速以及高性能的动力机械性生产设备，同时在能源动力方面也有着较高的社会效益以及经济效益，在企业当中的应用具备较高的经济性和环保性。但是，因为离心式压缩机不稳定而导致的振动故障，其将会直接影响压缩机本身的使用寿命，甚至是影响生产效率。对此，必须对离心式压缩机振动故障的发生因素进行检测和分析，以便采取行之有效的控制措施提高离心式压缩机的可靠性，从而保障离心式压缩机的使用经济性与社会效益。 1离心式压缩机概述

离心式压缩机简单而言就是一个较为复杂的发动机，其结构部门主要有两个大结构，一个是转子另外一个是定子，转子主要包含平衡盘、叶轮以及转轴等部件，电动机以及汽轮机带动空压机转动并由主轴进行旋转，旋转过程中可以形成一定的离心力，在离心力的影响之下，大量的气体将会被带动到扩压器当中，并由后续的气体加工流程通过失去空气之后的压缩机内空间实现增压效果，同时还可以提高压缩机本身的压力，气体便可以以更快的速度远离叶轮。在扩压器这一方面，通过能量的转换，能够实现在扩压器当中的速度减缓，并借助气体的转动动能转换为压缩机本身静止性压缩能。

就当前而言，离心式压缩机在许多场所当中都有所应用，相对来讲，离心式压缩机的优势有很多，最为突出的是其体积更小，重量轻，拆卸和搬运较为快捷；另外，离心式压缩机工作的稳定程度和效率相对较高，对部件的磨损程度也较低，维护保养方面也显得更为经济实用；离心式压缩机在压缩工作中不需要使用任何油类资源，所以在运行成本以及环境保护等方面存在显著应用前景；离心式压缩机能够直接由燃气轮机或工业汽轮机进行拖动，因此，在一些企业中存在着显著的应用意义。 2离心压缩机振动原因分析 2.1转子不平衡

离心式压缩机属于旋转机械设备，转子极有可能会遭受加工技术、装配误差与材料质量不均匀等情况的影响，所以旋转设备的转子均无法达到绝对平衡状态，纵使转子质量中心与旋转中心两者的偏心距处于允许范围内，依然会出现轴承受周期性离心力的影响出现振动现象。其次，倘若压缩机由于生产原因长周期不间断工作，转子不平衡将导致处理介质内的粉尘颗粒在转子上出现不均匀结垢现象，并加剧不平衡状况。另外，长周期运转期间工艺气体内的杂质会致使叶轮出现物理磨损，且工艺气体内的化学物质更会使叶轮受到或多或少的化学腐蚀，叶片强度由此下降，叶轮损坏后脱落的异物可能卡塞在叶轮的级间密封处，引发叶轮动平衡不良和动静部分的碰磨，这将加剧转子平衡情况不佳的情况，致使离心压缩机组振动更为明显。

2.2转子不对中

首先，机组设计制造过程中，由于热膨胀运算误差导致压缩机运行过程中不对中情况的出现，从而致使压缩机振动的加剧。其次，压缩机安装及检修过程中的对中不够精准以及机组基础沉降等原因，致使压缩机在运转过程中振动加剧。另外，没有导向系统致使承载后发生变形现象，最终导致对中不良而使振动加剧。以上三个原因均会造成离心式压缩机工作时出现缸轴线之间对中情况不佳的情况，从而增加机组各个缸体出现轴向与径向上的交变力，导致机组的振动值上升，振动值上升会加剧转子不对中的情况，终导致压缩机组振动更加剧烈，严重时出现联锁停机故障。

2.3油膜振荡

油膜振荡主要是因为形成油膜过多。与此同时，也会因为离心式压缩机长时间处于运行状态，在高速转动的轴承的带动之下，带动油膜进行摆动最终形成振荡的情况。另外，荷载能力存在差异的轴承，所形成的半速窝动的状况也存在明显的差异，油膜的刚开始的稳定转速和轴承的偏心率、转子荷载等存在着较为突出的影响。 2.4喘振

喘振基本上是受到压缩机转速变小但出口压力并没有亦或压缩机进气压力变小等情况的影响，入口管网阻力由此变大而使压缩机处理气流量变小。倘若处理气流量忽然变小，在压缩机流道中出现气流涡动或叫气流回流，致使管网压力较出口处压力大，再加上入口气量遭受阻碍，便会发生出口气倒吸至压缩机的情况；倘若倒流至压缩机处的入口气使管网压力减小，则会导致整个流量由气体漩涡区占领，这会引发压力与流量的周期性脉动，加剧压缩机组的振动情况。 3分析方法探讨 3.1传统分析

传统故障诊断技术通常使用快速傅里叶变换（FFT）方法。这种分析方法要求信号是稳定的，统计的是一个平均值，但旋转机械的故障经常包含大量的非平稳信号。使用此方法分析的结果是整个周期上的平均值，能显示突变信号的细节，难以揭示复杂的故障规律。当旋转机械的故障信号是为非平稳信号时，通常采用小波分析的方法，它可以将信号分解，具有良好的频率局域化特性。可以在信号频率范围内分解信号，从而取得相应的频带信息。 3.2基于PMS－5CR测试仪的分析

现代仪器作为典型的高科技产品，打破原有的光学、机械和电气构架，对振动波形和频谱特征进行分析，是目前对旋转机械故障进行诊断的主要方法。这里通过使用PMS－5CR便携式测试仪为机组进行检测进行分析。

针对某机组高低压缸进行振动监测，现场DCS显示低压缸驱动端振动分别为44μm、35μm，非驱动端振动11μm，高压缸振动驱动端分别为17μm、15μm，非驱动端振动最高14μm，机组各通道振动趋势稳定。 3.2.1低压缸振动测试

经检测，低压缸振动趋势稳定，驱动端振动幅值较大。从具体的频谱图分析来看主要振动能量为工频，非驱动端振动幅值相对较小，从现象来看是单边不平衡或轴瓦间隙超差，如图1所示。

图1 低压缸频谱图

现场并无增速机振动监测，而低压缸驱动端振动较大，有可能是增速机振动通过联轴器迫使低压缸驱动端振动。现场通过简易手持振动速度测试仪器对机组进行测试，振动速度最高点为联轴器处，由于测试仪器相对简易，无法进行进一步分析。用探针对现场机组进行测试，可感觉低压缸与联轴器振动较大，而高压缸部分振动较小。综合上述情况，提出几个改善措施：首先，增加关注低压缸振动情况，如有增加趋势，应适时安排检修。其次，检查低压缸轴承过盈量、间隙和磨损情况。再次，检测联轴器径向圆跳动值、平衡情况是否良好。另外，查看增速机轴承过盈量、瓦隙磨损情况；齿接触、平行度、交叉度等。如上述检查正常，建议转子连同联轴器整体做高速动平衡。 3.2.2高压缸测试分析

高压缸振动趋势稳定，振动幅值较小。从频谱图上看，各频率幅值正常，存在一定能量的高阶频率成分，但能量较小，运行状态较为良好。

结语：综上所述，压缩机组之所以具备压缩功能，主要是依靠高速旋转的转子产生巨大离心力，但若是压缩机组异常振动情况，便会影响到离心压缩机组的性能，影响其在生产中的正常应用。因此，测试研究压缩机组的转动特性与振动情况，了解转子异常振动的原因，以便采取相应措施及时处理解决，是提高生产效率的重要举措。 参考文献：

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[2]江一舟.浅谈离心式压缩机振动故障分析与安全运行[J].中国石油石化,2017,(05):35-36.