周慧彬 國(guó)成

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化得到了廣泛應(yīng)用。離心式壓縮機(jī)重要的機(jī)械設(shè)備，在應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，影響到設(shè)備的正常使用和安全。本文對(duì)離心壓縮機(jī)的喘振問(wèn)題進(jìn)行分析和闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī)；喘振；故障

引言

當(dāng)前，離心式壓縮機(jī)被廣泛地應(yīng)用于化工、石油等行業(yè)內(nèi)部，但它在流量、溫度和氣體壓力的影響下很容易發(fā)生喘振現(xiàn)象。本文將具體分析離心式壓縮機(jī)的喘振原因，并提出一些預(yù)防的策略，以保證壓縮機(jī)機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1離心式壓縮機(jī)的喘振的危害

離心式壓縮機(jī)喘振故障問(wèn)題的出現(xiàn)，會(huì)影響機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，喘振故障對(duì)風(fēng)機(jī)以及管道系統(tǒng)有著嚴(yán)重?fù)p害。在管道的流量比較大的時(shí)候，以及流量速度比較大的時(shí)候，就比較容易發(fā)生急劇的波動(dòng)，造成風(fēng)機(jī)的強(qiáng)烈震動(dòng)，產(chǎn)生很大的噪音，對(duì)管道以及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)就會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。離心式壓縮機(jī)喘振故障的發(fā)生，會(huì)破壞離心式壓縮機(jī)葉片以及軸承。當(dāng)葉片處在強(qiáng)烈脈動(dòng)的氣流中時(shí)，由于氣流周期震蕩產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)葉輪就會(huì)造成強(qiáng)大壓力，以及整體機(jī)組的振動(dòng)，從而就會(huì)破壞壓縮機(jī)葉片以及軸承。

2離心式壓縮機(jī)喘振故障原因分析

2.1轉(zhuǎn)子不平衡

離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡是較為常見(jiàn)的故障。在離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)，受制造技術(shù)和加工材料等多重影響，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量往往無(wú)法完全與中心軸線呈完全對(duì)應(yīng)關(guān)系，轉(zhuǎn)子的軸線和轉(zhuǎn)子的質(zhì)心通常情況下會(huì)存在一定的偏心距，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子只能達(dá)到一種相對(duì)平衡的狀態(tài)。而機(jī)器在運(yùn)行的過(guò)程受離心力的影響，轉(zhuǎn)子會(huì)對(duì)壓縮機(jī)軸承產(chǎn)生載荷影響，導(dǎo)致震蕩故障。

轉(zhuǎn)子不平衡的原因主要為以下幾點(diǎn)：一是材料問(wèn)題。材料的質(zhì)量較差，在運(yùn)輸過(guò)程中容易磨損，導(dǎo)致變形；鑄件上存在氣孔，導(dǎo)致材料厚度不均勻、結(jié)構(gòu)內(nèi)部組織存在不足。二是設(shè)計(jì)問(wèn)題。在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)，轉(zhuǎn)子的對(duì)稱性沒(méi)有得到良好的保障，重心沒(méi)有在旋轉(zhuǎn)軸線上。三是加工與裝配問(wèn)題。在焊接和鑄造時(shí)扭曲變形導(dǎo)致造型缺陷；切削中存在誤差；在材料的熱處理上不符合標(biāo)準(zhǔn)；聯(lián)軸節(jié)不對(duì)稱。

2.2葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙變化

葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙應(yīng)該要保持在一個(gè)比較合理的距離，這是因?yàn)殡x心式壓縮機(jī)對(duì)其要求非常嚴(yán)格。如果葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙太小了，工藝氣體流量也會(huì)變小，如果在這個(gè)時(shí)候后端推力軸承發(fā)生了較為嚴(yán)重的磨損情況，將導(dǎo)致葉輪與擴(kuò)壓器碰撞事故的發(fā)生；如果葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙太大了，泄漏串氣的情況將被引發(fā)，從而減少了空氣流量。由此可見(jiàn)，空氣流量變小的情況會(huì)發(fā)生于葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙過(guò)大或過(guò)小的時(shí)候，從而降低了壓縮機(jī)的輸出壓力，導(dǎo)致喘振故障的發(fā)生。

2.3軸承溫度過(guò)高或者損壞

離心式壓縮機(jī)出現(xiàn)故障的另一個(gè)原因主要是軸承溫度過(guò)高或者是遭受損壞。而導(dǎo)致軸承溫度過(guò)高的最主要原因在于潤(rùn)滑油，如果潤(rùn)滑油的供油量不足，就會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油本身的供油量不足，從而導(dǎo)致軸承溫度過(guò)高。此外，潤(rùn)滑油的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，如存在水分或者潤(rùn)滑油本身已經(jīng)變質(zhì)，也會(huì)導(dǎo)致軸承溫度過(guò)高。

2.4設(shè)備振動(dòng)過(guò)大

設(shè)備振動(dòng)過(guò)大也是導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)出現(xiàn)故障的一個(gè)主要原因。振動(dòng)過(guò)大主要表現(xiàn)為：1）主電機(jī)本身的自身振動(dòng)過(guò)大。雖然在主電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)當(dāng)中會(huì)采取一定的措施來(lái)降低振動(dòng)效果，但是如果電動(dòng)機(jī)振動(dòng)過(guò)于大的時(shí)候也會(huì)將振動(dòng)傳遞給壓縮機(jī)，造成壓縮機(jī)自身的振動(dòng)過(guò)大。2）壓縮機(jī)本身的精確度被破壞。3）機(jī)器會(huì)出現(xiàn)共振的情況。①當(dāng)機(jī)器設(shè)備要到達(dá)臨界轉(zhuǎn)速的時(shí)候，機(jī)器設(shè)備會(huì)劇烈地增大振動(dòng)；②油膜振蕩產(chǎn)生共振；③如果機(jī)器的自身部件的振動(dòng)頻率達(dá)到某些倍數(shù)關(guān)系，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的共振；④如果離心式壓縮機(jī)自身在喘振區(qū)運(yùn)行，壓縮機(jī)本身出口的壓力也會(huì)導(dǎo)致較大幅度的波動(dòng)，這樣就會(huì)引起壓縮機(jī)的劇烈振動(dòng)。如果這種振動(dòng)出現(xiàn)嚴(yán)重的情況，甚至?xí)?dǎo)致機(jī)器毀壞。

3控制離心式壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振情況的措施

3.1葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙變化

壓縮機(jī)的性能對(duì)葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙具有非常高的要求，葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙一般不會(huì)發(fā)生變化。如果葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙發(fā)生了變化，這就說(shuō)明擴(kuò)壓器發(fā)生了腐蝕磨損現(xiàn)象或者是后端推力軸承出現(xiàn)了磨損的情況。為了防止這一情況的發(fā)生，每年都必須檢查葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙，當(dāng)葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙發(fā)生變化是由擴(kuò)壓器腐蝕磨損導(dǎo)致的時(shí)候，可以通過(guò)修復(fù)擴(kuò)壓器的方式解決，如果擴(kuò)壓器腐蝕磨損現(xiàn)象嚴(yán)重，就必須更換擴(kuò)壓器了；如果是由于后端推力軸承磨損導(dǎo)致的，就借助后端的墊片來(lái)調(diào)整間隙，使之符合規(guī)定的數(shù)值要求。

3.2軸承溫度過(guò)高的解決辦法

對(duì)于潤(rùn)滑油造成的軸承溫度過(guò)高情況，我們需要按時(shí)檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)自身的油管，并且針對(duì)性地對(duì)油管進(jìn)行清洗過(guò)濾。如果是潤(rùn)滑油自身有水份，或者變質(zhì)導(dǎo)致軸承溫度過(guò)高或者損壞，我們可以檢修潤(rùn)滑油的冷卻器，找到漏水的原因，或者是直接更換潤(rùn)滑油。針對(duì)潤(rùn)滑油，我們還需要調(diào)整冷卻水，對(duì)潤(rùn)滑油的溫度進(jìn)行調(diào)整，使所能達(dá)到的溫度滿足正常的使用需求。針對(duì)軸承溫度過(guò)高，還可以按照設(shè)計(jì)的要求，對(duì)軸承進(jìn)行操作。

3.3設(shè)備振動(dòng)過(guò)大的解決辦法

如果是由于設(shè)備達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)，就需要對(duì)臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行變更或者調(diào)整。針對(duì)油膜振動(dòng)的問(wèn)題，我們可以從結(jié)構(gòu)上來(lái)保證當(dāng)前的軸頸相對(duì)于當(dāng)前的軸瓦處于一個(gè)偏心數(shù)值，也可以對(duì)潤(rùn)滑油的溫度進(jìn)行調(diào)整，使?jié)櫥偷恼扯雀淖?。針?duì)其他的問(wèn)題也需要對(duì)機(jī)器本身的部件或者是自身振動(dòng)頻率進(jìn)行相應(yīng)的變化。如果是針對(duì)喘振的情況，就應(yīng)該避免離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率在喘振范圍內(nèi)或者喘振范圍之中。另一方面，我們也可以通過(guò)設(shè)置防喘振的保護(hù)系統(tǒng)來(lái)避免離心式壓縮機(jī)本身的喘振情況。

3.4固定極限流量法

在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，最常用的方法就是固定極限流量法，這種方法可以維護(hù)離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。為了能夠?qū)α髁亢蛪毫M(jìn)行有效的控制，必須要對(duì)離心式壓縮機(jī)的閥門實(shí)施控制節(jié)流或者回流統(tǒng)一的方法。另外，部分循環(huán)法也可以幫助離心式壓縮機(jī)的流量最大化，甚至超過(guò)流量的固定值，從根本上解決離心式壓縮機(jī)喘振情況的發(fā)生。雖然固定極限流量法簡(jiǎn)化的操作，但是會(huì)增加管網(wǎng)的勞損程度，使能源過(guò)度浪費(fèi)，而且不能在離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行工作區(qū)完全展開(kāi)，使離心式壓縮機(jī)在沒(méi)有產(chǎn)生喘振故障時(shí)也打開(kāi)預(yù)防裝置。

3.5可變極限流量法

將可變極限流量法在離心式壓縮機(jī)中進(jìn)行應(yīng)用，也能有助于預(yù)防喘振故障。通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法對(duì)壓縮機(jī)負(fù)荷進(jìn)行保障，能減少壓縮機(jī)能耗，在工藝要求上能得以滿足。不同轉(zhuǎn)速下喘振極限流量是變數(shù)，隨著轉(zhuǎn)速下降變小，合理的預(yù)防措施實(shí)施，就是整體壓縮機(jī)負(fù)荷變化范圍中工作點(diǎn)沿著喘振安全線變化防止壓縮機(jī)喘振。變極限流量法主要是通過(guò)隨動(dòng)防喘振流量控制系統(tǒng)在壓縮機(jī)不同工作的情況下，沿著喘振曲線自動(dòng)改變防喘振流量調(diào)節(jié)器給定值，從而保障其安全和節(jié)能。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，離心式壓縮機(jī)喘振故障問(wèn)題的解決需要從基礎(chǔ)做起，對(duì)喘振故障問(wèn)題以及原因能詳細(xì)分析。通過(guò)此次理論探討，就能對(duì)離心式壓縮機(jī)喘振的故障問(wèn)題解決提供參考依據(jù)，希望能為實(shí)際的故障問(wèn)題解決起到一定啟示作用，充分認(rèn)識(shí)到解決喘振故障的重要性。

參考文獻(xiàn)

[1]王計(jì)栓，苑文改.離心式壓縮機(jī)喘振問(wèn)題研究及解決方案[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2015（03）.

[2]辛文俊.離心式壓縮機(jī)喘振及防喘振系統(tǒng)研究[J].科技風(fēng)，2014（13）.

[3]楊宇宸，劉益弘，葉林.離心壓縮機(jī)的喘振分析與控制[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，（20）：51+53.

[4]王燕偉，李磊.離心式壓縮機(jī)喘振原因及其預(yù)防措施[J].化工管理，2017，（24）：203.

（作者單位：沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司）