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离心式空压机高速振动跳机原因分析

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离心式空压机高速振动跳机原因分析

发布日期:2018-05-25 作者:风机 点击:

  离心式空压机是目前工业生产活动中使用极普遍的一种空气压缩机,因离心式空压机属于速度式压缩机,有结构紧凑、重量轻,排气量范围大、压力上升速度快、易损件少、运转可靠、寿命长、维保方便等优点,故使用较多。但离心机的复杂程度要比螺杆机大,若出现故障需要认真分析故障原因,然后提出相应的改善方案,杜绝此类故障的再次发生。

  


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  笔者在车间巡检时,发现车间2#空压机高速振动值高跳机,查看报警记录显示高速振动值为46.54um,跳机值30.48um。碰到此问题,分析引起转子高速振动值的原因有哪些:

  

  1、频繁开关机造成的高振动:设备频繁的开停机会把积在叶轮上的灰尘或其他氧化物不均衡地脱落,破坏了转子的平衡。这种高振动一般在设备开机时出现,空压机只要一开机就会报高速振动值高跳机。处理的办法是停机对叶轮进行清洗,但设备频繁启动对转子的轴承及碳环损伤比较大。由于开机时转子的瞬间转矩,转子轴对轴承的轴瓦、碳环冲击摩擦很大,同时会产生轴向位移,使轴承的轴瓦、碳环表面产生轻微磨损,轴瓦、碳环的内表面的光滑度下降,高速振动值振动加大。若清洗叶轮后,空压机的振动值明显下降,却不能清洗至跳机前的正常值,可能是由于转子轴、轴承、碳环出现磨损造成振动值的增大,若想使振动值进一步下降,那就要拆开齿轮箱进行检查,更换出现磨损的零件。

  

  2、冷凝器造成的高振动:高压高温的空气经过空压机的级间冷却器进行冷却降温,产生的冷凝水会通过级间的排水器进行排出,若出现排水不畅,空气中携带的冷凝水会使转子、扩压器、蜗壳、级间管道出现氧化腐蚀,管道氧化物的冲刷造成转子平衡破坏,振动激烈而跳机。处理的办法是疏通排水管道尽量选用排水管径大的排水器,同时加强巡检,每次巡检时手动排水,查看级间冷却器是否有积水,避免下次排水堵塞,造成振动值高跳机。

  

  3、安装、检修不良引起的高振动:此类故障高振动的原因又分以下几类:

  

  3.1 空压机齿轮箱检修后出现的对中不良、轴向位移造成振动值升高。出现此类故障一般是在设备大修后或新机调试时出现,不对中将导致轴向、径向产生交变力,引起轴向振动和径向振动,而且振动会随着不对中严重程度的增加而增大,每次设备大修后或新机调试前都要重新对中。

  

  3.2 齿轮接触面不足:齿轮接触面不足,使齿轮偏载造成工频振动,因而齿轮的精度要求也很高。保持较高的齿轮接触面很重要,在静态下检查齿轮接触面无法得到动态的实际接触情况,若出现此类故障,需要对相应的齿轮进行更换。

  

  3.3 转子的动平衡破坏:由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的转子静平衡、动平衡不良,这种原因引起的振动在试运之初,便会产生振动。但随着设备长时间运行,由于不平衡引起转子上不均匀结垢、介质中粉尘的不均匀沉积、介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损等原因引起的转子不平衡,表现为振动值随着运行时间的延长而逐渐增大,出现此类故障需要重新进行高、低速转子的动平衡试验。

  

  4、油系统故障引起的高振动:油系统引起的振动有油膜振荡的影响和油温油压的影响,油膜涡动引起的低频振动。轴承中的油膜在转轴和轴承间运行,起到传递平衡载荷和润滑冷却的作用。如轴承稳定性不好,会导致油膜半速涡动,低频振动产生与转子工作转速不合拍的激振力,对转子和轴寿命的影响程度超过工频振动的影响,它使转子振动总量增大。油温油压的异常直接影响着转子与轴承轴瓦间的油膜建立,油膜的正常建立能时刻保护着转子轴与轴承及齿轮间不被摩擦和冷却的作用。

  

  通过以上几种高速振动的原因,来分析此次空压机高速振动值高的原因,调取空压机跳机前的运行数据,发现空压机跳机前所有的运行参数均运行正常。疑是设备干扰造成的空压机误报警跳机,因为之前在空压机盘柜里有负责空压机启动的继电器是交流220V,当此接触器出现接触不良时,会对在同一个线槽里的高速振动值的信号产生干扰而误报警,随即对中间继电器进行更换,更换后开机,空压机出现喘振报警,立即停机。联系原厂技师让其分析故障原因,其让再次开机并把开机时数据拍成视频传给他们进行分析,开机后发现,只要空压机启动就会感觉空压机有轻微的喘振声音,技师收到视频后建议拆检空压机的一、二、三级叶轮的级间管道,检查是否有异物堵塞冷却器造成空压机只要一开机就出现喘振。拆检后惊讶的发现空压机二级叶轮已经从轴上脱落,一级、三级叶轮却完好无损,以下为拆检下来的二级叶轮。

  

  从拆检下来的二级叶轮上发现,叶轮的前表面(红色圆圈部分)有明显的撞击痕迹,怀疑是一级冷却器中有异物飞入二级叶轮,撞击二级叶轮,使二级叶轮的轴断裂叶轮脱落。为了找到撞击的零件,拆出一级、二级冷却器,通过拆检检查发现一级冷却器底部密封条的紧固铆钉有脱落痕迹,因为脱落的痕迹比较新,如下所示。

  

  通过检查结果,分析是此铆钉脱落后随压缩空气进入叶轮,与叶轮的叶片撞击,使空压机产生了刚开始的高速振动值高跳机,同时造成了叶轮的紧固螺栓断裂。空压机跳机后由于惯性的作用,掉落的叶轮与蜗壳的扩压器进行摩擦,最后卡在了扩压器处。然而二级叶轮掉落后空压机的高速转子的动平衡居然没有遭到破坏,造成了此次故障没能及时判断出故障的原因。空压机启动时转子会出现轴向位移,造成三级轴承止推面出现了轻微的磨损,如上图所示。开机后因为二级叶轮堵在蜗壳的入口处,故空压机只要开机就会出现喘振现象。

  

  通过以上分析,为了避免类似故障的再次发生,制定空压机一、二、三级冷却器的定期检查周期,每年检查一次,同样冷却器的密封条及防滑螺栓视情况进行全部更换。由于这次拆检冷却器时发现,冷却器的冷却腔内部出现大量铁锈。


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