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    離心壓縮機軸承油膜渦動的診斷與處理

    作者:小王 日期:2020-01-15 14:46 關鍵詞:離心壓縮機,壓縮機軸承,壓縮機故障

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      1 離心壓縮機概述

      壓縮機風分為很多種,而離心式壓縮機按照不同的工業需求,也分為很多種,像水平剖分型、垂直剖分型、組裝式等;同時離心壓縮機自身的結構組成,以及使用的原理與離心式鼓風機相似,將氣體的壓強增加,并且壓縮機的流量和效率都相對較高。主要的結構組成為轉子、定子和軸承,其中轉子是由葉輪、主軸以及部分零件組成,并以軸承為支撐,在動力機的驅使下高速的旋轉。同時主要的性能參數包括排氣量、排氣與吸氣的壓力、軸功率以及轉速等。

      2 油膜渦動診斷分析

      2.1油膜渦動的工作原理

      油膜渦動的工作原理,主要是指是軸承受到潤滑油的影響,利用油膜對于軸頸進行支撐,并且油速在軸瓦表面上是不動的,當軸頸在驅動機的驅使下,做高速旋轉時,油膜速度在軸頸上與表面一樣,并且油膜的厚度,會隨著楔形的改變而發生改變,但此時油的平均速度是相同;當軸頸與軸瓦之間潤滑油層中,液動力所強迫造成的渦動,如圖1所示:

    離心壓縮機軸承油膜渦動的診斷與處理-圖1

      液力渦動是一經過理想動平衡(S=H)軸的徑向軸頸,且有旋轉速度nW。當該軸沒有橫向力作用的情況下,軸頸所處的中心位置為(H=o)。而當軸頸中心,以半徑為oH的圓進行旋轉運動時,潤滑層內會形成壓力場,如圖中RQ,同時,在軸頸上作用有與oH方向相同的離心力P。此時和力用Q表示,力Q可分解為與軸的彈性撓曲力平衡的力Qr和不平衡力Qt;同時對于流體渦動的穩定條件已由Hori推導出,從而有效的區分了小的油膜振蕩和大的油膜振蕩。

      2.2油膜渦動診斷的振動參數

      常常油膜渦動的指定頻率,會相對小于轉子轉速的一半,但是油膜渦動的頻率,也會隨著轉子轉速的增加而升高;設軸頸中心的渦動轉速為Ω,根據下圖2:

    離心壓縮機軸承油膜渦動的診斷與處理-圖2

      可求出渦動轉速Ω=ωj/(2+c/R)≈ωj/2,其中R為軸承半徑;e為偏心距;c為半徑間隙,從而更好的為油膜渦動的診斷奠定良好的基礎。其次是振動情況,油膜渦動的次諧波振幅,會受到工作轉速的影響,從而有效的提高,但是振動的情況相對平穩。最后軸承潤滑油的溫度、粘度、壓力等指標,也是診斷其油膜渦動振動的主要參數。

      3 油膜渦動振蕩診斷途徑

      3.1首先對于壓縮機組的故障情況進行實際的分析,對于其噪聲、齒輪嚙合的程度以及個工藝參數進行探究,當壓縮機工況不佳的情況下,對于軸振通過多個測點的布置,其測點的布置,可以在低速軸和高速軸的兩端轉子分別布設;然后得出各個測點的軸振,記錄下各個測量點、測量時間、震動值等參數;同時對于之前不同級別的轉子,做出軸心軌跡圖。通過對于數據統計分析,確定不同級別的轉子轉速所處的狀態,以及失穩的原因。

      3.2若是監視系統對于機組檢測的振動信息,不能很好的明確振動的原因,對此可以合理的振動信號采集的儀器,以及分析儀,對于機組的動作做出系統的檢查,從而得出各測點垂直、水平、軸向以及截止頻率的振動速度值,從而更好的觀察出軌跡的形狀和變化,而變化明顯的地方則說明渦動增加;而只有電機振動的頻率與渦動的頻率相同時,油膜才會出現振動的情況;對此可以很據油膜振動的位置,參照電機振動的頻率,從而確定渦輪振動的頻率。而出現振動的情況,就應該及時的進行斷電處理,避免損壞油離心式壓縮機組的工作效率。

      3.3同時還要對于現有的軸承瓦口的軸承間隙值進行統計,包括現有的間隙值、磨削量以及標準的間隙值等。而滑動軸承的間隙值,由頂隙加上側隙的值為主,當縫隙沒有超過保準值,側說明合格,若是超出標準值,就要進行修刮、研磨使其縫隙均。

      3.4最后根據上述的振動分析、摩擦渦動、油膜渦動等分析,同時在進行相對處理后,在對于轉子軌跡圖、各級轉子徑向振動幅值以及軸承偏心率的參數值進行統計,從而確定導致其振動的原因。而當不輕易出現振動的可傾瓦軸承出現振動時,主要的原因在兩個運動的回旋體,中間受到了流體介質環流的影響;同時可傾瓦軸承之間,因為是斷開的,導致潤滑油不能出現環流的情況,對此出現振動。同時可傾瓦軸承因為結構,會使油楔出現,而瓦塊的支反力,會與外荷載相交,對此可以避免造成軸頸渦動切向分力的產生;但是一旦瓦塊的渦動活動不自由,就會出現振動的情況。

      3.5綜合原因,離心壓縮機組中的傳動系統,主要是由增速機以及電機對連軸節做增速傳動,同時油膜渦動也成為了近年來常見的故障,他是一種常見的失穩現象,發生的位置是指轉子;轉子渦動時,會通過軸線旋轉此時軸線也會發生回轉,主要的現象為振動、噪音、偏振、發熱以及零件松動破壞,甚至是油膜振蕩等情況的發生;而主要的原因,與法蘭變形有直接的關系,導致其泄露、機殼提高增加機組氣封間隙不同。根據其力學是由于軸頸處產生了反向的力,故障的出現導致軸頸荷載、油膜力的合力,與油膜阻尼力之間的平衡被破壞,從而導致轉子出現失穩的情況。

      4 處理措施

      首先根據實際的情況提高轉子偏心率,但是提高的程度要在氣封間隙和聯軸器的調心范圍內,從而更好的抵消軸頸上的干擾力,提高軸系的穩定性和可靠性;但前提是轉子提高的范圍適當并合理,一旦出現差錯,就會導致轉子振動的頻率增加,以及聯軸器的磨損和消耗;對此此方式只適用于臨時調整,還需要根據實際的情況,科學的計算氣封間隙。根據徑向間隙等于軸瓦半徑減去軸半徑的值,可以得知,當偏心率下降是,軸頸的浮起增加,所以會導致油膜渦動;所以要想保證其穩定性,有效的提高偏心率是非常有必要的。

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