劉瑤 韓為韜 甘興泉

摘 要：透平壓縮機(jī)作為一種葉片式旋轉(zhuǎn)機(jī)械，在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用。但是，作為旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，振動(dòng)故障非常常見(jiàn)，透平壓縮機(jī)也是如此。震動(dòng)故障的出現(xiàn)會(huì)對(duì)透平壓縮機(jī)的正產(chǎn)運(yùn)作造成影響，因此，本文對(duì)透平壓縮機(jī)常見(jiàn)的故障進(jìn)行了分析，并提出了一些解決對(duì)策，僅供參考。

關(guān)鍵詞;壓縮機(jī);振動(dòng)故障;解決對(duì)策

1 透平壓縮機(jī)故障概述

透平壓縮機(jī)的振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲、加快磨損、縮短機(jī)器的使用壽命和降低工作效率，嚴(yán)重的振動(dòng)會(huì)使機(jī)器部件斷裂、轉(zhuǎn)子失穩(wěn)，造成重大事故。為此，對(duì)透平壓縮機(jī)振動(dòng)原因的分析十分必要，找出并消除振動(dòng)故障，延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命，降低企業(yè)財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)可以為透平壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行管理提供參考。

2 診斷方法

2.1不平衡故障

轉(zhuǎn)子不平衡是壓縮機(jī)最常見(jiàn)的振動(dòng)故障，轉(zhuǎn)子或多或少總是存在不平衡的，只是不平衡只能控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)就是故障，它在各類轉(zhuǎn)子故障中占很高的比例。不平衡有多種情況，有力不平衡、偶不平衡和動(dòng)不平衡等。磨損和結(jié)垢是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不平衡的兩大主要原因。轉(zhuǎn)子不平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與轉(zhuǎn)子幾何軸心不重合，存在著一個(gè)偏心矩，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)偏心矩將會(huì)產(chǎn)生離心力、離心力矩或兩者兼而有之。不平衡振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)速相一致，振動(dòng)值的大小與轉(zhuǎn)速相關(guān)。

2.1.1 不平衡故障的振動(dòng)診斷

振動(dòng)大小與轉(zhuǎn)速平方成正比;振動(dòng)波形接近正弦波;軸心軌跡近似圓形;振動(dòng)以徑向?yàn)橹鳎话闼椒较蚍荡笥诖怪狈较虻姆?力不平衡的振動(dòng)相位穩(wěn)定，兩個(gè)軸承處相位接近。同一軸承垂直水平方向的相位相差接近900度，兩個(gè)軸承處相位相差180°。懸臂轉(zhuǎn)子的不平衡在軸向和徑向均出現(xiàn)較大振動(dòng);啟動(dòng)過(guò)程振動(dòng)大，且具有再現(xiàn)性;初定速振動(dòng)大，且振值基本穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)，如果單純的水平方向振值較大，可以初步判斷是轉(zhuǎn)子不平衡故障;轉(zhuǎn)子軸彎曲時(shí)，徑向振動(dòng)大，軸向同時(shí)也有較大的工頻振動(dòng)。

2.1.2現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校正

轉(zhuǎn)子不平衡可通過(guò)拆卸轉(zhuǎn)子后在平衡機(jī)上實(shí)施離線平衡，或采用現(xiàn)場(chǎng)平衡的方法。因剛性轉(zhuǎn)子與柔性轉(zhuǎn)子的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡方法有較大區(qū)別，因此在實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡前，首先要確定須校正的轉(zhuǎn)子是剛性轉(zhuǎn)子還是柔性轉(zhuǎn)子。剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法有幅值法和影響系數(shù)法，其中幅值法又包括三圓法和兩圓法;柔性轉(zhuǎn)子的平衡方法有振型平衡法、影響系數(shù)法及諧分量影響系數(shù)法等。因篇幅所限，僅介紹常用的影響系數(shù)法。

2.2不對(duì)中故障

2.2.1 故障分類

不對(duì)中也是壓縮機(jī)設(shè)備十分常見(jiàn)的故障之一。軸系不對(duì)中又有三種情況：兩轉(zhuǎn)子的軸線相互平行位移，稱平行不對(duì)中;兩轉(zhuǎn)子的軸線交叉成一角度，稱角度不對(duì)中;兩轉(zhuǎn)子的軸線相互交叉和平行，稱平行交叉綜合不對(duì)中。

剛性聯(lián)軸器的平行不對(duì)中將產(chǎn)生二倍頻振動(dòng)，聯(lián)軸器兩側(cè)徑向振動(dòng)的相位差180°，角度不對(duì)中時(shí)將產(chǎn)生軸向工頻振動(dòng)，且振動(dòng)相位反相。齒式聯(lián)軸器平行不對(duì)中時(shí)，會(huì)在徑向產(chǎn)生二倍頻振動(dòng)，而相位是工頻的兩倍。角度不對(duì)中時(shí)，會(huì)在徑向產(chǎn)生兩倍頻振動(dòng)，聯(lián)軸器兩側(cè)軸承徑向振動(dòng)的相位差180°同時(shí)會(huì)在軸向產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。

2.2.2故障特征

不對(duì)中故障可能發(fā)生得較為突然，且有可能伴隨著聯(lián)軸器螺栓的失效。軸向振動(dòng)大，且聯(lián)軸器兩側(cè)振動(dòng)大，首先考慮是否存在不對(duì)中故障。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)備不對(duì)中故障時(shí)，垂直、水平振值都較大。不對(duì)中振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)子負(fù)荷的變化較為敏感，振動(dòng)幅值隨負(fù)荷增大而增高。不對(duì)中振動(dòng)本身較為穩(wěn)定，對(duì)轉(zhuǎn)速變化不敏感，而橫向裂紋、轉(zhuǎn)動(dòng)件松動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速十分敏感。

2.3松動(dòng)故障

振動(dòng)幅值的大小是由激勵(lì)力和機(jī)械阻尼兩方面共同決定的。即前述基礎(chǔ)知識(shí)中的Y=F/k，松動(dòng)使連接剛度忌下降，極小的不平衡或不對(duì)中都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生很大的振動(dòng)。根據(jù)松動(dòng)的部位不同，具體分為三類。

基礎(chǔ)松動(dòng)是設(shè)備底座、臺(tái)板等存在結(jié)構(gòu)松動(dòng)，或水泥灌漿不實(shí)以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形。此狀態(tài)下，垂直方向上的振動(dòng)值會(huì)更大些。

結(jié)合面緊固螺栓松動(dòng)是指軸承座、支座、底座、臺(tái)板、基礎(chǔ)之間結(jié)合面上的緊固螺栓強(qiáng)度不足、斷裂或松動(dòng)，以及支座變形或出現(xiàn)裂紋等。此類振動(dòng)是由于結(jié)合面上存在間隙，導(dǎo)致支承系統(tǒng)產(chǎn)生不連續(xù)位移。

軸承套松動(dòng)是指軸承套或可傾瓦的襯套與軸承座的配合間隙誤差過(guò)大，形成間隙過(guò)大或軸承緊力不足。軸承套松動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子離心力的作用下，軸承套沿圓周方向產(chǎn)生周期性變形，剖分形式的襯套則是沿剖分面垂直方向產(chǎn)生松動(dòng)位移，從而改變了軸承的幾何參數(shù)，進(jìn)而影響到油膜的穩(wěn)定性。

2.4滾動(dòng)軸承故障

滾動(dòng)軸承的常見(jiàn)故障有點(diǎn)蝕、磨損、膠合、斷裂、銹蝕、電蝕、保持架損壞、凹坑及壓痕等。在滾動(dòng)軸承的實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)和最有代表性的故障類型為點(diǎn)蝕、磨損和膠合。其中，膠合從發(fā)生到軸承完全損壞的過(guò)程往往極短暫，因此一般很難通過(guò)定期檢查及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

對(duì)采用滾動(dòng)軸承支撐的設(shè)備，必須加上加速度參數(shù)的檢測(cè)，因?yàn)闈L動(dòng)軸承故障特征一般在高頻率區(qū)域。在滾動(dòng)軸承新安裝初期，需重點(diǎn)跟蹤其振值及溫度值，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，振動(dòng)加速度大則是滾動(dòng)軸承損壞的一個(gè)充分條件。軸承每一種零件有其特殊的故障特征頻率。

2.5滑動(dòng)軸承故障

滑動(dòng)軸承故障主要為軸瓦間隙大，油膜渦動(dòng)、油膜振蕩、合金損壞等。軸瓦間隙大的振動(dòng)特征包括：徑向振動(dòng)大，特別是垂直方向（此特點(diǎn)類似松動(dòng)）;頻譜中以一倍轉(zhuǎn)頻及高次諧波為主，也可能存在分?jǐn)?shù)諧波。除包括上述振動(dòng)特征以外，合金損壞的振動(dòng)特征還有較大的軸向振動(dòng)。

2.6電動(dòng)機(jī)故障

電動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障的主要原因有電氣和機(jī)械兩個(gè)方面。區(qū)分電氣和機(jī)械因素產(chǎn)生的振動(dòng)比較容易，在電動(dòng)機(jī)斷電瞬間，如果振動(dòng)馬上消失，則是電氣方面的問(wèn)題;如果振動(dòng)緩慢消失，則是機(jī)械因素引起的。如果是兩種因素共同作用，則可以觀察斷電瞬間什么故障消失了，什么故障仍在起作用。電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)電氣振動(dòng)故障有轉(zhuǎn)子、定子故障和氣隙不均勻等。

3 總結(jié)

總之，對(duì)壓縮機(jī)設(shè)備震動(dòng)監(jiān)測(cè)故障進(jìn)行診斷時(shí)，要設(shè)置合理的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集方式和周期，然后運(yùn)用合適的診斷技術(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行診斷，實(shí)踐證明，這種方式能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)設(shè)備震動(dòng)故障的監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：沈鼓集團(tuán)營(yíng)口透平裝備有限公司）