文件编号：GD/FS-2138
（解决方案范本系列）
空压机振动波动的原因及预防措施详细版
A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing.
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空压机振动波动的原因及预防措施
详细版
提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。

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摘要:本文针对离心式空压机正常运行过程中出现因振动现象及出现喘振的现象，从空压机结构、工作原理及故障特征进行分析，以找到故障原因及影响，并在机组日常维护中做好相关预防措施。

关键词：空压机；振动波动；喘振；原因；措施。

引言
空分装置为化工企业的主要装置，空压机又是空分装置主要设备，空压机长期稳定运行，才能确保空分装置为其它工艺系统装置提供氧气及氮气。

而振动是压缩机的常见故障，当振动过大时会影响压缩机的
可靠运行，给生产造成很大的损失，因此保证压缩机的安全可靠运行，对提高生产效率及经济效益有重要的意义。

压缩机与电机由刚性联轴节相连接，变速箱中各级齿轮轴与压缩机叶轮为同一根轴，轴承的平衡对压缩机平稳运行至关重要。

空压机是将经自洁式空气过滤器过滤后的原料空气，经空压机压缩送至预冷岗位。

工作原理：电机将电能转化为机械能并传给叶轮，叶轮通过高速旋转将机械能传给气体，使空气获得速度能并变为压力能。

此过程中动平衡和振动的平稳起着重要的作用。

2、流程简述
空气经自洁式空气过滤器过滤后，除去空气中大量灰尘和其它机械杂质，进入空压机中经三级压缩、三级冷却后，压力升至0.88MPa，温度不超过40℃
之后，经送气阀送往预冷机冷却。

上图中1是叶轮，使空气具有很高的速度；2是扩压器部分，在那里将空气动能转化成势能；3是中间冷却器，除去压缩过程中所产生的热量，以便于实现等温压缩从而提高压缩效率；4是不锈钢丝网制成的的水气分离器，以除去空气中的水份。

离心式压缩机振动现象主要包括转子不平衡、对中不良、联轴器故障、油膜振荡等。

3.1转子的不平衡，旋转机械的转子由于受到材料质量和加工技术等各方面的影响, 转子上的质量分布对中心线不可能绝对地轴对称, 固此任何一个转子不可能做到绝对平衡, 转子质量中心与旋转中心线之间总是有偏心距存在。

这就使转子旋转时形成周期性的离心力干扰, 在轴承上产生动载荷, 使机器产生振动。

转子质量不平衡的原因有: 设计问题、材料缺
陷、加工与装配误差、工艺过程等问题。

转子不平衡故障特征是: 在转子径向测检的频谱图上, 转速频率成分具有凸出的峰值; 转速频率的高次谐波值很低,因此反映在时域波形图上是一个正弦波; 对于普通两端支撑的转子, 轴向测点上的振值并不明显。

3.2转子的对中不良，各转子之间用联轴器联接传递运动和转矩，由于机组的安装误差、工作状态下热膨胀、承载后的变形以及机组基础的不均匀沉降等，有可能会造成机组工作时各转子轴线之间产生不对中。

不对中将导致轴向、径向交变力，引起轴向振动和径向振动，而且振动会随不对中严重程度的增加而增大。

3.2.1转子不对中引起的故障及特征
改变了轴承的油膜压力, 负荷较小的轴承可能引起油膜失稳, 因此, 出现最大振动往往是紧靠联轴器
两端的轴承。

2)不对中引起的振幅与转子的负荷有关, 随负荷的增大而增大, 位置低的轴承振幅比位置高的轴承大, 因为低位轴承被架空, 油膜稳定性下降。

3)平行不对中主要引起径向振动, 角不对中主要引起轴向振动。

4)不对中使联轴节两侧产生相位差。

5)从振动频率上分析, 不同形式的不对中产生不同的频率。

3.2.2判断不对中故障的方法
1)观察轴承油膜压力随负荷的变化量, 油膜压力增大, 意味着轴颈与轴承下半的内表面的间隙减小, 反之间隙增大。

2)测量机组热态时的对中情况。

3)利用振动信号判断不对中状况是目前的常用方
法, 即根据前面介绍的不对中的特征进行判断。

往往振动带有多种因素, 既要测径向振动和轴动向振动, 也要测相位, 通过多方面的信息, 才能正确判断。

3.3联轴器故障，联轴器安装有误、联轴器制造不平衡、联轴器端面偏差过大、弹性联轴器制造精度不够、销钉不等重等原因会造成联轴器故障。

轴瓦间隙偏大、油膜涡动等原因是造成轴承缺陷的主要原因。

3.4油膜振荡是高速滑动轴承的一种特有故障, 它是由油膜力产生的自激振动。

转子发生油膜振荡时输入的能量很大, 引起转子轴承系统零部件的损坏,甚至整个机组的毁坏, 因此必须深入了解有效防治。

3.4.1油膜振荡的特征
油膜振荡往往来势很猛, 瞬时振幅突然升高, 很快发生局部油膜破裂。

引起轴颈与轴瓦间的磨擦,发
生吼叫声, 严重损坏轴承和转子。

判别是否发生油膜振荡是从振动频率是否接近转速的1/2, 但必须与动静磨擦区分开来, 动静磨擦也发生半频振动。

3.4.2油膜振荡的防治措施1)避开油膜共振区: 使压缩机工作转速避免在一阶临界转速的2倍附近运转。

2)增加轴承比压: 即增加轴瓦工作面上单位面积所承受的载荷。

增加比压就等于增加轴颈的偏心率, 提高油膜的稳定性。

3)减少轴承间隙: 轴承间隙减小, 侧可提高发生油膜振荡的转速。

4)控制适当的轴瓦预负荷: 预负荷为正值, 就是轴瓦内表面上的曲率半径大于轴承内圆半径, 等于起到增大偏心距的作用。

5)选用抗振好的轴承: 圆柱轴承抗抗性最差,其次
是椭圆轴承最好的是三油楔和四油楔轴承。

6)调整油温: 升高油温, 减小油的粘度, 可以增加轴颈在轴承的偏心率, 有利于轴颈稳定。

4压缩机的喘振
当离心压缩机流量小到足够时，会在整个扩压器流道中产生严重的旋转失速，压缩机出口压力突然下降，使管网的压力比压缩机出口压力高，迫使气流倒回压缩机，一直到管网压力下降到低于压缩机出口压力时，压缩机又开始向管网供气，压缩机恢复正常工作。

当管网压力又恢复到原来压力时，流量仍小于喘振流量，压缩机又产生严重的旋转失速，出口压力下降，管网中的气流又倒流回压缩机。

如此周而复始，使压缩机的流量和出口压力周期性的大幅波动，引起压缩机强烈的气流波动，这种现象就称为压缩机的喘振。

一般管网容量大，喘振振幅就大，频率就低，反
之，管网容量小，振幅就小、频率就高。

喘振现象通常具有如下宏观特征：
(1)压缩机工作极不稳定
(2)喘振有强烈的周期性气流噪声，出现气流吼叫声。

(3)机器强烈振动，机体、轴承等振幅急剧增加。

4.1 引起喘振的原因
实际运行中引起喘振的原因很多。

从外部条件来分析，即从压缩机与管网的联合运行来分析，管网流量、阻力的变化与压缩机工作不协调应是引起压缩机喘振的重要原因。

这种工作的不协调可以分为两点：第一，压缩机的流量等于或小于喘振流量；第二，压缩机排气压力低于管网气体压力。

开车过程中升速、升压不协调，如升压太快，降速、降压不协调，如降
速太快都可能引起压缩机喘振。

对高压比压缩机首末级容积流量差很大，前面流道宽而后面流道很窄，开车时（升速过程）各级排气压力都不高，当转速升高到某个转速时，前面级容积流量已足够大，而后面的级有可能排不出去，形成对中间级的阻塞，压力升高，造成对这些级的背压超过该转速下的喘振点的压力而引起机器的喘振。

4.2. 防止与抑制喘振的方法
采用防喘装置是防止和抑制喘振普遍采用的方法。

一方面设法在管网流量减少过多时增加压缩机本身的流量，始终保持压缩机在大于喘振流量下运转；另一方面就是控制管网的压力比和压缩机的进、出口压比相适应，而不至于高出喘振工况下的压比。

在实际操作中防止压缩机喘振可以从以下几方面入手：防止进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等；防止管网堵塞使管网特性改变；在开、停车过程中，升降速度不可太快，并且先升速后升压和先降压后降速；防喘系统在正常运行时应当投入自动。

5、结束语
离心式空压机是空分空压装置最重要的核心设备，空压机的平稳运行是后系统运行的必要条件，因此我们在操作过程中要做好预防措施，防止压缩机出现振动过高甚至喘振的现象。

[1] 马雷.离心式压缩机故障原因分析及处理措施[J]. 风机技术,2007(1)
[2] 陈冬.离心式空压机振动故障的诊断与检修[J].风机技术,2006(3)
[3] 施俊侠,王大成,黄斌.离心式压缩机的振动故障分析[J].风机技术,2003(6)
[4] 西安交通大学透平压缩机教研室.离心式压缩机原理[M].机械工业出版社,1980.
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