【壓縮機網(wǎng)】旋轉機械是指主要依靠旋轉動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、風機、泵、水輪機、發(fā)電機和航空發(fā)動機等，廣泛應用于電力、石化、冶金和航空航天等部門。

 

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

 

　　一、旋轉機械運轉產(chǎn)生的振動

 

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

 

　　二、振動故障原因分析

 

　　1、旋轉失速

 

　　旋轉失速是壓縮機中最常見的一種不穩(wěn)定現(xiàn)象。當壓縮機流量減少時，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(qū)會以某速度向葉柵運動的反方向傳播。

 

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

 

　　旋轉失速使壓縮機中的流動情況惡化，壓比下降，流量及壓力隨時間波動。在一定轉速下，當入口流量減少到某一值時，機組會產(chǎn)生強烈的旋轉失速。強烈的旋轉失速會進一步引起整個壓縮機組系統(tǒng)產(chǎn)生危險性更大的不穩(wěn)定氣動現(xiàn)象，即喘振。此外，旋轉失速時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，將會引起強烈振動，使葉片疲勞損壞造成事故。

 

　　旋轉失速故障的識別特征：

 

　　1) 振動發(fā)生在流量減小時，且隨著流量的減小而增大；

 

　　2) 振動頻率與工頻之比為小于1X的常值；

 

　　3) 轉子的軸向振動對轉速和流量十分敏感；

 

　　4) 排氣壓力有波動現(xiàn)象；

 

　　5) 流量指示有波動現(xiàn)象；

 

　　6) 機組的壓比有所下降，嚴重時壓比可能會突降；

 

　　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

 

　　旋轉失速嚴重時可以導致喘振。喘振除了與壓縮機內(nèi)部的氣體流動情況有關，還同與之相連的管道網(wǎng)絡系統(tǒng)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管網(wǎng)，必須維持一定壓力來克服管網(wǎng)的阻力。機組正常工作時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，出口壓力會很快下降。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，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，壓縮機又開始向管網(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的壓力時，壓縮機的流量又減少，系統(tǒng)中的流體又倒流。如此周而復始，就產(chǎn)生了喘振現(xiàn)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管道、容器的氣體動力機械；

 

　　2) 喘振發(fā)生時，機組的入口流量小于相應轉速下的最小流量；

 

　　3) 喘振時，振動的幅值會大幅度波動；

 

　　4) 喘振時，振動的特征頻率一般在1-15Hz之內(nèi)；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物及地面都發(fā)生強烈振動；

 

　　6) 出口壓力呈大幅度的波動；

 

　　7) 壓縮機的流量呈大幅度的波動；

 

　　8) 電機驅(qū)動的壓縮機組的電機電流呈周期性的變化；

 

　　9) 喘振時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、流體動力激振

 

　　旋葉片通過頻率（BPF）=葉片數(shù)目×轉速頻率。在泵、風機和壓縮機中，這種葉片通過頻率總是有的，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頻率（BPF）及其諧波頻率。有時葉片通過頻率（BPF）或其諧波頻率與系統(tǒng)的某自然頻率一致，產(chǎn)生較大振動。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)生大的葉片通過頻率（BPF）振動。管道的突然彎曲會妨礙流體流動，阻尼器、泵或風機轉子與其殼體中心不重合都會引起葉片通過頻率（BPF）的大振動。
 

 

　　4、紊流

 

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

 

　　5、氣穴

 

　　氣穴通常隨機產(chǎn)生較高頻率的寬帶能量，有時伴有葉片通過頻率的諧波頻率。氣穴通常是進口流量不足引起的。存在氣穴時，常常發(fā)出像卵石通過泵時的聲音。如果不采取措施排除，氣穴會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(xiàn)，必須對設備進行定期檢測，檢測周期的長短要視異常程度大小而定。異常嚴重的必須縮短檢測周期。這一點非常重要，但是，過分縮短檢測周期是不經(jīng)濟的。

 

　　決定檢測周期時必須注意：

 

　　·設備過去的異常履歷和發(fā)生異常的周期

 

　　·設備的劣化速度

 

　　對過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劣化是慢慢進行的設備，檢測周期即使長一點也是足夠的。但是對于高速旋轉體，故障一旦產(chǎn)生立即會導致故障的設備，希望每天檢測或在線監(jiān)測。

 

　　以下是各類設備的標準檢測周期（是一個基本周期），如檢測數(shù)據(jù)變化加劇或達到判定基準的注意區(qū)域時，必須縮短檢測周期。
 

 

　　一般情況下，軸承劣化初期，劣化是慢慢進展的，這時如不作適當處置，劣化就會激烈進展。因此，對軸承來說，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，則周期可固定不變，但當進入注意區(qū)域時，檢測周期應縮短，這一點很重要。