【壓縮機網(wǎng)】旋轉機械是指主要依靠旋轉動(dòng)作完成特定功能的機械，典型的旋轉機械有汽輪機、燃氣輪機、離心式和軸流式壓縮機、風(fēng)機、泵、水輪機、發(fā)電機和航空發(fā)動(dòng)機等，廣泛應用于電力、石化、冶金和航空航天等部門(mén)。

 

　　大型旋轉機械一般安裝有振動(dòng)監測保護和故障診斷系統，旋轉機械主要的振動(dòng)故障有不平衡、不對中、碰摩和松動(dòng)等，但誘發(fā)因素多樣。本文就旋轉設備中，常見(jiàn)的振動(dòng)故障原因進(jìn)行分析，與大家共同分享。

 

　　一、旋轉機械運轉產(chǎn)生的振動(dòng)

 

　　機械振動(dòng)中包含著(zhù)從低頻到高頻各種頻率成分的振動(dòng)，旋轉機械運轉時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)也是同樣的。軸系異常（包括轉子部件）所產(chǎn)生的振動(dòng)頻率特征如表1。
 

 

　　二、振動(dòng)故障原因分析

 

　　1、旋轉失速

 

　　旋轉失速是壓縮機中最常見(jiàn)的一種不穩定現象。當壓縮機流量減少時(shí)，由于沖角增大，葉柵背面將發(fā)生邊界層分離，流道將部分或全部被堵塞。這樣失速區會(huì )以某速度向葉柵運動(dòng)的反方向傳播。

 

　　實(shí)驗表明，失速區的相對速度低于葉柵轉動(dòng)的絕對速度，失速區沿轉子的轉動(dòng)方向以低于工頻的速度移動(dòng)，這種相對葉柵的旋轉運動(dòng)即為旋轉失速。

 

　　旋轉失速使壓縮機中的流動(dòng)情況惡化，壓比下降，流量及壓力隨時(shí)間波動(dòng)。在一定轉速下，當入口流量減少到某一值時(shí)，機組會(huì )產(chǎn)生強烈的旋轉失速。強烈的旋轉失速會(huì )進(jìn)一步引起整個(gè)壓縮機組系統產(chǎn)生危險性更大的不穩定氣動(dòng)現象，即喘振。此外，旋轉失速時(shí)壓縮機葉片受到一種周期性的激振力，如旋轉失速的頻率與葉片的固有頻率相吻合，將會(huì )引起強烈振動(dòng)，使葉片疲勞損壞造成事故。

 

　　旋轉失速故障的識別特征：

 

　　1) 振動(dòng)發(fā)生在流量減小時(shí)，且隨著(zhù)流量的減小而增大；

 

　　2) 振動(dòng)頻率與工頻之比為小于1X的常值；

 

　　3) 轉子的軸向振動(dòng)對轉速和流量十分敏感；

 

　　4) 排氣壓力有波動(dòng)現象；

 

　　5) 流量指示有波動(dòng)現象；

 

　　6) 機組的壓比有所下降，嚴重時(shí)壓比可能會(huì )突降；

 

　　7) 分子量較大或壓縮比較高的機組比較容易發(fā)生。

 

　　2、喘振

 

　　旋轉失速?lài)乐貢r(shí)可以導致喘振。喘振除了與壓縮機內部的氣體流動(dòng)情況有關(guān)，還同與之相連的管道網(wǎng)絡(luò )系統的工作特性有密切的聯(lián)系。

 

　　壓縮機總是和管網(wǎng)聯(lián)合工作的。為了保證一定的流量通過(guò)管網(wǎng)，必須維持一定壓力來(lái)克服管網(wǎng)的阻力。機組正常工作時(shí)的出口壓力是與管網(wǎng)阻力相平衡的。但當壓縮機的流量減少到一定值時(shí)，出口壓力會(huì )很快下降。由于管網(wǎng)容量較大，管網(wǎng)中的壓力并不馬上降低。于是，管網(wǎng)中的氣體壓力反而大于壓縮機的出口壓力，此時(shí)，管網(wǎng)中的氣體就倒流回壓縮機，一直到管網(wǎng)中的壓力下降到低于壓縮機出口壓力為止。這時(shí)，壓縮機又開(kāi)始向管網(wǎng)供氣，壓縮機的流量增大，恢復到正常工作狀態(tài)。當管網(wǎng)中的壓力又回到原來(lái)的壓力時(shí)，壓縮機的流量又減少，系統中的流體又倒流。如此周而復始，就產(chǎn)生了喘振現象。

 

　　喘振故障的識別特征：

 

　　1) 產(chǎn)生喘振故障的對象為氣體壓縮機組或其它帶長(cháng)管道、容器的氣體動(dòng)力機械；

 

　　2) 喘振發(fā)生時(shí)，機組的入口流量小于相應轉速下的最小流量；

 

　　3) 喘振時(shí)，振動(dòng)的幅值會(huì )大幅度波動(dòng)；

 

　　4) 喘振時(shí)，振動(dòng)的特征頻率一般在1-15Hz之內；與壓縮機后面相聯(lián)的管網(wǎng)及容器的容積大小成反比；

 

　　5) 機組及與之相連的管道等附著(zhù)物及地面都發(fā)生強烈振動(dòng)；

 

　　6) 出口壓力呈大幅度的波動(dòng)；

 

　　7) 壓縮機的流量呈大幅度的波動(dòng)；

 

　　8) 電機驅動(dòng)的壓縮機組的電機電流呈周期性的變化；

 

　　9) 喘振時(shí)伴有周期性的吼叫聲，吼叫聲的大小與所壓縮氣體的分子量和壓縮比成正比。
 

 

　　3、流體動(dòng)力激振

 

　　旋葉片通過(guò)頻率（BPF）=葉片數目×轉速頻率。在泵、風(fēng)機和壓縮機中，這種葉片通過(guò)頻率總是有的，通常不成為故障。但是，如果泵中旋轉葉片與靜止的擴壓器之間的間隙在圓周方向上不均勻，就可能產(chǎn)生大幅值的葉片通過(guò)頻率（BPF）及其諧波頻率。有時(shí)葉片通過(guò)頻率（BPF）或其諧波頻率與系統的某自然頻率一致，產(chǎn)生較大振動(dòng)。如果葉輪摩擦環(huán)卡住軸承，或者焊接固定的擴壓器葉片損壞，則可能產(chǎn)生大的葉片通過(guò)頻率（BPF）振動(dòng)。管道的突然彎曲會(huì )妨礙流體流動(dòng)，阻尼器、泵或風(fēng)機轉子與其殼體中心不重合都會(huì )引起葉片通過(guò)頻率（BPF）的大振動(dòng)。
 

 

　　4、紊流

 

　　風(fēng)機中由于風(fēng)機流道或管道中空氣的壓力或速度變化，常常出現紊流，隨之產(chǎn)生隨機的低頻振動(dòng)。低頻振動(dòng)在50-2000r/min頻率范圍內比較典型，過(guò)大的紊流也可能激起寬帶高頻振動(dòng)。

 

　　5、氣穴

 

　　氣穴通常隨機產(chǎn)生較高頻率的寬帶能量，有時(shí)伴有葉片通過(guò)頻率的諧波頻率。氣穴通常是進(jìn)口流量不足引起的。存在氣穴時(shí)，常常發(fā)出像卵石通過(guò)泵時(shí)的聲音。如果不采取措施排除，氣穴會(huì )局部侵蝕葉輪的葉片。

 

　　三、加強檢測與預防

 

　　為使機械設備的異常在初期階段就能被發(fā)現，必須對設備進(jìn)行定期檢測，檢測周期的長(cháng)短要視異常程度大小而定。異常嚴重的必須縮短檢測周期。這一點(diǎn)非常重要，但是，過(guò)分縮短檢測周期是不經(jīng)濟的。

 

　　決定檢測周期時(shí)必須注意：

 

　　·設備過(guò)去的異常履歷和發(fā)生異常的周期

 

　　·設備的劣化速度

 

　　對過(guò)去有異常履歷的設備，檢測周期應為發(fā)生周期的1/10以下。而像磨損故障這一類(lèi)劣化是慢慢進(jìn)行的設備，檢測周期即使長(cháng)一點(diǎn)也是足夠的。但是對于高速旋轉體，故障一旦產(chǎn)生立即會(huì )導致故障的設備，希望每天檢測或在線(xiàn)監測。

 

　　以下是各類(lèi)設備的標準檢測周期（是一個(gè)基本周期），如檢測數據變化加劇或達到判定基準的注意區域時(shí)，必須縮短檢測周期。
 

 

　　一般情況下，軸承劣化初期，劣化是慢慢進(jìn)展的，這時(shí)如不作適當處置，劣化就會(huì )激烈進(jìn)展。因此，對軸承來(lái)說(shuō)，檢測周期應比其它設備或部件短，盡可能每天檢測較放心。另外，檢測周期不應固定不變。如果，檢測值同判定基準對照處在很正常狀態(tài)時(shí)，則周期可固定不變，但當進(jìn)入注意區域時(shí)，檢測周期應縮短，這一點(diǎn)很重要。