【壓縮機(jī)網(wǎng)】旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指主要依靠旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成特定功能的機(jī)械，典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械有汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、離心式和軸流式壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等，廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金和航空航天等部門。

 

　　大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械一般安裝有振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)和故障診斷系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要的振動(dòng)故障有不平衡、不對(duì)中、碰摩和松動(dòng)等，但誘發(fā)因素多樣。本文就旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，常見的振動(dòng)故障原因進(jìn)行分析，與大家共同分享。

 

　　一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)

 

　　機(jī)械振動(dòng)中包含著從低頻到高頻各種頻率成分的振動(dòng)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)也是同樣的。軸系異常（包括轉(zhuǎn)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(zhuǎn)失速

 

　　旋轉(zhuǎn)失速是壓縮機(jī)中最常見的一種不穩(wěn)定現(xiàn)象。當(dāng)壓縮機(jī)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(qū)會(huì)以某速度向葉柵運(yùn)動(dòng)的反方向傳播。

 

　　實(shí)驗(yàn)表明，失速區(qū)的相對(duì)速度低于葉柵轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)速度，失速區(qū)沿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向以低于工頻的速度移動(dòng)，這種相對(duì)葉柵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即為旋轉(zhuǎn)失速。

 

　　旋轉(zhuǎn)失速使壓縮機(jī)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(zhuǎn)速下，當(dāng)入口流量減少到某一值時(shí)，機(jī)組會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)失速。強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)失速會(huì)進(jìn)一步引起整個(gè)壓縮機(jī)組系統(tǒng)產(chǎn)生危險(xiǎn)性更大的不穩(wěn)定氣動(dòng)現(xiàn)象，即喘振。此外，旋轉(zhuǎn)失速時(shí)壓縮機(jī)葉片受到一種周期性的激振力，如旋轉(zhuǎn)失速的頻率與葉片的固有頻率相吻合，將會(huì)引起強(qiáng)烈振動(dòng)，使葉片疲勞損壞造成事故。

 

　　旋轉(zhuǎn)失速故障的識(shí)別特征：

 

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

 

　　2) 振動(dòng)頻率與工頻之比為小于1X的常值；

 

　　3) 轉(zhuǎn)子的軸向振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速和流量十分敏感；

 

　　4) 排氣壓力有波動(dòng)現(xiàn)象；

 

　　5) 流量指示有波動(dòng)現(xiàn)象；

 

　　6) 機(jī)組的壓比有所下降，嚴(yán)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(jī)組比較容易發(fā)生。

 

　　2、喘振

 

　　旋轉(zhuǎn)失速嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致喘振。喘振除了與壓縮機(jī)內(nèi)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(tǒng)的工作特性有密切的聯(lián)系。

 

　　壓縮機(jī)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(jī)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(dāng)壓縮機(jī)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(jī)的出口壓力，此時(shí)，管網(wǎng)中的氣體就倒流回壓縮機(jī)，一直到管網(wǎng)中的壓力下降到低于壓縮機(jī)出口壓力為止。這時(shí)，壓縮機(jī)又開始向管網(wǎng)供氣，壓縮機(jī)的流量增大，恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。當(dāng)管網(wǎng)中的壓力又回到原來(lái)的壓力時(shí)，壓縮機(jī)的流量又減少，系統(tǒng)中的流體又倒流。如此周而復(fù)始，就產(chǎn)生了喘振現(xiàn)象。

 

　　喘振故障的識(shí)別特征：

 

　　1) 產(chǎn)生喘振故障的對(duì)象為氣體壓縮機(jī)組或其它帶長(zhǎng)管道、容器的氣體動(dòng)力機(jī)械；

 

　　2) 喘振發(fā)生時(shí)，機(jī)組的入口流量小于相應(yīng)轉(zhuǎn)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(nèi)；與壓縮機(jī)后面相聯(lián)的管網(wǎng)及容器的容積大小成反比；

 

　　5) 機(jī)組及與之相連的管道等附著物及地面都發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)；

 

　　6) 出口壓力呈大幅度的波動(dòng)；

 

　　7) 壓縮機(jī)的流量呈大幅度的波動(dòng)；

 

　　8) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)組的電機(jī)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(shù)目×轉(zhuǎn)速頻率。在泵、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)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(zhuǎn)葉片與靜止的擴(kuò)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(tǒng)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(kuò)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(jī)轉(zhuǎn)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(jī)中由于風(fēng)機(jī)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(jī)的低頻振動(dòng)。低頻振動(dòng)在50-2000r/min頻率范圍內(nèi)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(jī)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(qiáng)檢測(cè)與預(yù)防

 

　　為使機(jī)械設(shè)備的異常在初期階段就能被發(fā)現(xiàn)，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè)，檢測(cè)周期的長(zhǎng)短要視異常程度大小而定。異常嚴(yán)重的必須縮短檢測(cè)周期。這一點(diǎn)非常重要，但是，過(guò)分縮短檢測(cè)周期是不經(jīng)濟(jì)的。

 

　　決定檢測(cè)周期時(shí)必須注意：

 

　　·設(shè)備過(guò)去的異常履歷和發(fā)生異常的周期

 

　　·設(shè)備的劣化速度

 

　　對(duì)過(guò)去有異常履歷的設(shè)備，檢測(cè)周期應(yīng)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(jìn)行的設(shè)備，檢測(cè)周期即使長(zhǎng)一點(diǎn)也是足夠的。但是對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)體，故障一旦產(chǎn)生立即會(huì)導(dǎo)致故障的設(shè)備，希望每天檢測(cè)或在線監(jiān)測(cè)。

 

　　以下是各類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)周期（是一個(gè)基本周期），如檢測(cè)數(shù)據(jù)變化加劇或達(dá)到判定基準(zhǔn)的注意區(qū)域時(shí)，必須縮短檢測(cè)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(dāng)處置，劣化就會(huì)激烈進(jìn)展。因此，對(duì)軸承來(lái)說(shuō)，檢測(cè)周期應(yīng)比其它設(shè)備或部件短，盡可能每天檢測(cè)較放心。另外，檢測(cè)周期不應(yīng)固定不變。如果，檢測(cè)值同判定基準(zhǔn)對(duì)照處在很正常狀態(tài)時(shí)，則周期可固定不變，但當(dāng)進(jìn)入注意區(qū)域時(shí)，檢測(cè)周期應(yīng)縮短，這一點(diǎn)很重要。