李科鋒，劉 鑫

（上海眾深科技股份有限公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110027）

1 離心壓縮機的工作原理

離心式壓縮機是利用旋轉(zhuǎn)的葉輪實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（將原動機所輸入的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能和動能）的機械。離心式壓縮機一般為多級壓縮，單級壓縮比小。離心式壓縮機的工作原理是通過葉輪對氣體作功，在葉輪和擴壓器的流道內(nèi)，利用離心升壓作用和降速擴壓作用，將機械能轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能的機器。

2 離心式壓縮機的基本結(jié)構(gòu)

離心式壓縮機結(jié)構(gòu)可分為轉(zhuǎn)子與靜子兩大部分：轉(zhuǎn)子主要包括主軸、葉輪、推力盤、平衡盤等旋轉(zhuǎn)零件；靜子主要包括機殼、隔板（含擴壓器、彎道、回流器等）、級間密封等。

基本結(jié)構(gòu)：

（1）垂直（徑向）剖分型：轉(zhuǎn)子包括葉輪、主軸、軸套、隔套、平衡盤、推力盤、聯(lián)軸器及鎖緊螺母等轉(zhuǎn)動零件的總稱，定子包括機殼、端蓋、內(nèi)機殼（如有）、隔板、密封。

（2）水平（軸向）剖分型：轉(zhuǎn)子包括葉輪、主軸、軸套、隔套、平衡盤、推力盤、聯(lián)軸器及鎖緊螺母等轉(zhuǎn)動零件的總稱，定子包括焊接機殼、隔板、密封。

（3）整體齒輪增速型：轉(zhuǎn)子包括：高速齒輪、葉輪，低速齒輪、低速齒輪軸、聯(lián)軸器等，定子包括：齒輪箱體、蝸殼、擴壓器、型環(huán)等[1]。

3 制造過程的質(zhì)量控制要點

石油化工裝置用離心式壓縮機，其采購《技術(shù)協(xié)議》中一般均規(guī)定：設(shè)計、制造、檢驗與驗收標準采用API617 標準。

（1）在介入檢驗工作前或檢驗工作初期要認真、仔細、逐字逐句、前后對照的研讀由委托方提供的圖紙、圖表、技術(shù)協(xié)議、數(shù)據(jù)表、采購合同、技術(shù)協(xié)調(diào)會議紀要、各方往來技術(shù)函件等各種技術(shù)文件資料；對其中的重點、差異性的地方要特別給予關(guān)注，在以后編制檢驗計劃（或大綱）時盡可能體現(xiàn)出來；對技術(shù)文件資料前后規(guī)定不一致、異于常規(guī)、或與相關(guān)標準不一致的現(xiàn)象要在恰當?shù)臅r間向委托方提出。

（2）介入檢驗工作后，要及時審查有效的圖紙、制造工藝、生產(chǎn)計劃、檢驗試驗方案、質(zhì)量管理體系文件、質(zhì)量/ 環(huán)境/ 職業(yè)健康安全管理文件；落實加工裝備、工具、器械；檢驗試驗用工、卡、量具及設(shè)備、儀器儀表；審查設(shè)計、制造許可文件、特種操作人員資格證書、質(zhì)量檢驗人員資格證書。

（3）在上述兩項確認無誤的情況下，及時編制質(zhì)量計劃（ITP）、監(jiān)理細則（DITP），并經(jīng)相關(guān)負責人進行校核及審核。

（4）主要零部件材質(zhì)審查：熔煉鋼錠的合格證審查、零部件鍛造毛坯的鍛件合格證審查、零部件熱處理后的機械性能（包括硬度）試驗報告審查，零部件熱處理報告或曲線圖審核。

（5）機殼等承壓部件壓力及氣密性試驗見證：水壓試驗：機殼及密封腔、工藝氣管路；試驗壓力：設(shè)計壓力的1.5 倍，保壓時間不少于30min ；氣密性試驗壓力：機殼按照設(shè)計壓力的1.0倍進行，保壓時間不少于30min ；氣密性試驗介質(zhì)：當輸送介質(zhì)相對分子量≤12，用氦氣做介質(zhì)進行氣密性試驗；當輸送介質(zhì)相對分子量＞12 時，用氮氣或空氣做介質(zhì)進行氣密性試驗。

（6）液體滲漏試驗部件：增速齒輪的箱體；壓縮機機旁回油管路，機組配套油站的主油箱、高位油箱。

（7）熱處理檢查：筒體、端蓋：粗加工后的消應力熱處理（適用于BCL 型壓縮機）；平衡盤、推力盤：粗加工后的消應力熱處理；主軸：粗加工消應力熱處理；半精加工后的穩(wěn)定化熱處理；葉輪：粗加工后消應力熱處理；焊接后的消應力熱處理；半精加工后的固溶化+ 真空時效熱處理；焊接機殼：焊后消應力熱處理；粗加工后的消應力熱處理（適用于水平剖分型壓縮機）；隔板：鑄造后的消應力熱處理；軸齒輪、大齒輪：粗加工后的消應力熱處理及齒面硬化熱處理（適用于齒輪整體增速型壓縮機；當主機配有齒輪箱時）；齒輪箱體：焊后消應力熱處理（適用于齒輪整體增速型壓縮機；當主機配有齒輪箱時）。

（8）無損探傷檢查：筒體、端蓋：粗加工后進行UT、精加工后進行MT 檢測、端蓋焊接“絲堵”后進行PT 檢檢測（適用于垂直剖分型壓縮機）；主軸、平衡盤、推力盤：進行UT（粗加工后）、MT 檢測（精加工后）；隔板：MT/PT 檢測（技術(shù)協(xié)議如有規(guī)定）；葉輪：粗加工后進行UT 檢測、精加工后進行MT 檢測、PT（消應力熱處理后、固溶化熱處理后、精加工后、超速試驗后）；軸齒輪、大齒輪：粗加工后進行UT 檢測、精加工后進行MT 檢測（適用于齒輪整體增速型壓縮機；當主機配有齒輪箱時）；焊接機殼：軸承體與中分面法蘭焊后UT 檢測，進出風筒環(huán)焊縫的RT 檢測，彎板與端板、中分面法蘭、進出風筒焊縫的PT 檢測（適用于水平剖分型壓縮機）。當壓縮機的機旁氣管路需進行RT 檢測。

（9）主要部件尺寸及外觀質(zhì)量檢查，尺寸：各部件主要配合尺寸；隔板束：水平度檢查。外觀質(zhì)量：鑄、鍛件、鉚焊件的外觀質(zhì)量及內(nèi)部清潔度。

（10）葉輪超速試驗：試驗轉(zhuǎn)速確定：為最大連續(xù)轉(zhuǎn)速的1.15倍；試驗時間的確定：時間不少于1min。

（11）主軸消磁處理、轉(zhuǎn)子的機械及電跳量檢查、轉(zhuǎn)子低速、高速動平衡試驗及跳閘轉(zhuǎn)速試驗：轉(zhuǎn)子消磁處理后的殘磁最大允許值為5 高斯；轉(zhuǎn)子的葉輪、主軸頸、油封、氣封、隔套、聯(lián)軸節(jié)的徑向跳動值；葉輪、推力盤、聯(lián)軸節(jié)的端面跳動值；轉(zhuǎn)子的機械電跳量值≤6.35μm。

（12）機組底座：消應力處理；地腳螺栓孔定位尺寸檢查。

（13）壓縮機總裝：①外購件核對；②主要零部件標識核對、清潔度檢查；③壓縮機總裝間隙檢查。

（14）運轉(zhuǎn)試驗前的準備：①試車大綱確認；②試驗用儀表檢查；③油系統(tǒng)的清潔度檢查。

（15）運轉(zhuǎn)試驗：①機械運轉(zhuǎn)試驗穩(wěn)定運行時間不少于4 小時；軸承溫度；潤滑油溫升；軸的驅(qū)動端及非驅(qū)動端的未濾波的雙向振幅；機組噪聲；②解體檢查：全部軸瓦、軸頸表面，應無劃痕及劃傷；級間密封、口圈密封、平衡盤密封，應無劃痕劃傷。

（16）涂裝及發(fā)運前檢查：產(chǎn)品銘牌、轉(zhuǎn)向標識應固定在醒目位置、機加工表面和非機加工表面防銹處理、所有開孔或公用接口必需封口，合同有要求的需帶配對法蘭、墊片、螺栓螺母。

機組色標檢查。

清點零部件、配套件。

核對隨機資料。

包裝檢查：裝箱清單；箱內(nèi)零部件要固定、防雨、防潮；封箱要牢固；箱外收貨嘜頭、重心標識、起吊標識、垛碼數(shù)等。

4 機械運轉(zhuǎn)試驗振動超標典型故障剖析

離心壓縮機的機械運轉(zhuǎn)試驗振動超標主要由于轉(zhuǎn)子不對中和不平衡，軸瓦間隙過大引起的。

轉(zhuǎn)子不對中通常是指相鄰兩轉(zhuǎn)子的軸心線與軸承中心線的傾斜或偏移程度。

轉(zhuǎn)子不對中可分為聯(lián)軸器不對中和軸承不對中。

聯(lián)軸器不對中。

可分為平行不對中、偏角不對中和平行偏角不對中三種情況。

（1）平行不對中時振動頻率為轉(zhuǎn)子工頻的兩倍。

（2）偏角不對中使聯(lián)軸器附加一個彎矩，以力圖減小兩個軸中心線的偏角。軸每旋轉(zhuǎn)一周，彎矩作用方向就交變一次，因此，偏角不對中增加了轉(zhuǎn)子的軸向力，使轉(zhuǎn)子在軸向產(chǎn)生工頻振動。

（3）平行偏角不對中是以上兩種情況的綜合，使轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向和軸向振動。

軸承不對中實際上反映的是軸承座標高和軸中心位置的偏差。

軸承不對中使軸系的載荷重新分配。負荷較大的軸承可能會出現(xiàn)高次諧波振動，負荷較輕的軸承容易失穩(wěn)，同時還使軸系的臨界轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。

轉(zhuǎn)子不對中故障的特征是：

（1）轉(zhuǎn)子徑向振動出現(xiàn)二倍頻，以一倍頻和二倍頻分量為主，軸系不對中越嚴重，二倍頻所占的比例就越大，多數(shù)情況甚至出現(xiàn)二倍頻能量超過一倍頻能量。

（2）振動信號的原始時域波形呈畸變的正弦波。

（3）聯(lián)軸器兩側(cè)相鄰兩個軸承的油膜壓力呈反方向變化，一個油膜壓力變大，另一個則變小。

（4）典型的軸心軌跡為月牙形、香蕉形，嚴重對中不良時的軸心軌跡可能出現(xiàn)“8”字形。

不平衡是各種旋轉(zhuǎn)機械中最普遍存在的，引起轉(zhuǎn)子自不平衡的原因是多方面的：

（1）轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、機械加工質(zhì)量偏差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻、動平衡精度差。

（2）轉(zhuǎn)子部件缺損，如：運行中由于腐蝕、磨損、介質(zhì)不均勻結(jié)垢、脫落。

（3）轉(zhuǎn)子受疲勞應力作用造成轉(zhuǎn)子的零部件局部損壞、脫落，產(chǎn)生碎塊飛出等。

轉(zhuǎn)子自不平衡的振動信號，其時間波形和頻譜圖一般具有如下典型特征：

（1）原始時域波形的形狀接近一個純正弦波。

（2）振動信號的頻譜圖中，諧波能量主要是集中在轉(zhuǎn)子的工作頻率（1X）上，即基頻振動成分所占的比例很大，而其它倍頻成分所占的比例相對較小。

（3）在升降速過程中，當轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速時，振幅隨轉(zhuǎn)速的增加而上升。當轉(zhuǎn)速越過臨界轉(zhuǎn)速之后，振幅隨轉(zhuǎn)速的增加反而減小，并趨向于一個較小的穩(wěn)定值。當轉(zhuǎn)速等于或接近臨界轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子將會產(chǎn)生共振，此時的振幅具有最大峰值。

（4）當工作轉(zhuǎn)速一定時，振動的相位穩(wěn)定。

（5）轉(zhuǎn)子的軸心軌跡圖呈橢圓形。

5 結(jié)束語

離心壓縮機是石油化工生產(chǎn)工業(yè)中不可或缺的重要設(shè)備，它的制造質(zhì)量直接關(guān)系到運行工作質(zhì)量直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益，因此務(wù)必應該加以重視。本文首先介紹了其制造過程的質(zhì)量控制要點，然后對機械運轉(zhuǎn)試驗的振動超標原因進行了具體剖析，使其在業(yè)主現(xiàn)場實現(xiàn)一次開車成功的理想效果。