離心壓縮機轉(zhuǎn)子動力特性和振動研究

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1、離心壓縮機轉(zhuǎn)子動力特性和振動研究　　【摘要】離心壓縮機是工業(yè)生產(chǎn)上的常用設(shè)備，廣泛用于化工、機械等生產(chǎn)領(lǐng)域。而離心壓縮機的轉(zhuǎn)子動力特性和振動情況會在很大程度上影響到離心壓縮機的性能。因此，研究離心壓縮機的轉(zhuǎn)動特性與振動情況，并采取相應(yīng)措施消除不良動力與振動問題，對提高生產(chǎn)效率至關(guān)重要?！娟P(guān)鍵詞】離心壓縮機；轉(zhuǎn)子動力特性；振動狀況1、離心壓縮機的轉(zhuǎn)子動力特性與振動分析1.1離心壓縮機轉(zhuǎn)子振動的機理離心壓縮機之所以能夠具備壓縮功能，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生巨大的離心力。一般來說，當(dāng)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸之間的契合比較嚴密時，在不存在其它故障的條件下，引起轉(zhuǎn)子振動的主要機理是共振。所謂共振，是說

2、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動頻率同轉(zhuǎn)子自身的振動頻率十分接近或者完全相同，這時候，轉(zhuǎn)子動力特性就會出現(xiàn)振動的情況。根據(jù)研究，由由共振引起的轉(zhuǎn)子振動的危害是非常大的，能在極短的時間內(nèi)對整個離心機在成不可恢復(fù)性的損害，因此應(yīng)極力設(shè)法避免。1.2轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的穩(wěn)性6當(dāng)轉(zhuǎn)子—--軸承系統(tǒng)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)時，很少會出現(xiàn)不和諧振動的情況。在物理學(xué)上，離心壓縮機轉(zhuǎn)子——轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括兩種類型，一種是靜態(tài)平衡，另一種是動態(tài)平衡。所謂靜平衡，是說當(dāng)轉(zhuǎn)子外徑D與長度L滿足D/L≥5時，不論其工作轉(zhuǎn)速高低，系統(tǒng)只需進行靜平衡。而當(dāng)L≥D的時，只要工作轉(zhuǎn)速大于1000轉(zhuǎn)/分，都要進行動平衡。與靜平衡與動平衡對應(yīng)的是

3、靜不平衡和動不平衡。當(dāng)出現(xiàn)靜不平衡和動不平衡的狀況時，離心壓縮機的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸間的力學(xué)平衡特性便被打破，故而很容易出現(xiàn)不和諧的振動而損害離心壓縮機。1.3轉(zhuǎn)子振動的平衡特性雖然轉(zhuǎn)子振動在大多數(shù)情況下對離心壓縮機沒有什么好處，但轉(zhuǎn)子的振動又是無法徹底消除的。因此，只需把轉(zhuǎn)子振動限定在一定的平衡范圍內(nèi)，就可以消除轉(zhuǎn)子振動帶來的大部分危害。那么，什么是轉(zhuǎn)子振動平衡特性呢？又如何達到這種平衡特性呢？在實際研究中，把轉(zhuǎn)子振動頻率低于轉(zhuǎn)速十分之一的情況成為轉(zhuǎn)子振動的平衡特性，又稱為“安全振動范圍”。而達到這種平衡特性的方法一般是減小D/L的比值。2、離心機轉(zhuǎn)子不平衡振動的原因分析2.1機組失穩(wěn)6

4、機組失穩(wěn)是造成轉(zhuǎn)子不平衡振動（也即故障性振動）最常見的原因之一。所謂機組失穩(wěn)，主要是指離心壓縮機內(nèi)部零部件之間的契合度不夠高。而造成機組失穩(wěn)的原因是多種多樣的。例如，當(dāng)離心壓縮機同基座之間的連接不夠緊密時，轉(zhuǎn)子高速振動時就會造成機組失穩(wěn)，而引發(fā)整個離心壓縮機系統(tǒng)產(chǎn)生不和諧的振動。此外，還有固有振動引起的機組失穩(wěn)，也即即使離心壓縮機制造過程中各個轉(zhuǎn)子已做了動平衡，但是在連接起來的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中還是不可避免地出現(xiàn)某些固有不平衡，這種不平衡將引起穩(wěn)定的每轉(zhuǎn)一次的轉(zhuǎn)速頻率振動其幅值不隨時間而變，只是隨某一給定轉(zhuǎn)速下操作條件（溫度、壓力、負荷等）的變化。2.2轉(zhuǎn)子飛缺出現(xiàn)轉(zhuǎn)子飛缺的原因一般有兩種

5、，一是在加工過程中，由于轉(zhuǎn)子加工材料或者加工工藝的限制，致使轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)密度不均勻。這樣一來，由于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布不均勻，在轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的離心力不均衡，從而產(chǎn)生故障性振動；二是在離心壓縮機長期使用過程中，轉(zhuǎn)子可能會銹蝕而導(dǎo)致部分材料脫落，或者因吸引灰塵而出現(xiàn)“結(jié)疤”，同樣會破壞轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)平衡性。它的表現(xiàn)形式也是轉(zhuǎn)速頻率振動，但由于飛缺不平衡矢量與原不平衡矢量疊加，使合成的不平衡矢量在大小、方向和軸向位置上發(fā)生了很大變化，從而造成轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障性不規(guī)則振動，從而對離心壓縮機造成損害。轉(zhuǎn)子飛缺是離心壓縮機常出現(xiàn)的故障，在生產(chǎn)中一定要給與足夠的重視。2.3轉(zhuǎn)子彎曲6轉(zhuǎn)子彎曲分為兩種情況，一種情況

6、是永久性彎曲。這種情況出現(xiàn)的原因一般是制造過程中造成的。當(dāng)轉(zhuǎn)子鑄造時，轉(zhuǎn)子平面上各處不在同一等高線上，即出現(xiàn)所謂的“凹凸不平”情況，使得轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時各處（在同一圓周線上）所謂動力特性不盡相同，從而導(dǎo)致不規(guī)則振動的出現(xiàn)；另一種情況是轉(zhuǎn)子和定子之間的接觸面穩(wěn)性不夠，而在相對運動中出現(xiàn)間隙，從而造成轉(zhuǎn)子彎曲，這種情況一般被稱為臨時性彎曲。不過，當(dāng)臨時性彎曲長期得不到糾正的情況下，也會變成永久性彎曲。2.4轉(zhuǎn)軸部件松動俗話說：皮之不存，毛將焉附。當(dāng)轉(zhuǎn)軸部件出現(xiàn)松動時，轉(zhuǎn)子的動力特性自然也不會正常。轉(zhuǎn)軸部件的松動一般指配合的過盈不足，鍵槽配合較松，材料不良，工作介質(zhì)腐蝕嚴重等使軸上零部件松動

7、從而引起振動。在實際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)軸部件松動是經(jīng)常出現(xiàn)的一種故障類型，有的還比較隱蔽。因此，在對離心壓縮機進行檢修過程中，一定要把檢查轉(zhuǎn)軸部件作為重點區(qū)域。3、消除離心壓縮機故障性振動的一些對策3.1定期維護保養(yǎng)6離心壓縮機一般用于液態(tài)化學(xué)品的生產(chǎn)處理。尤其是在化學(xué)化工領(lǐng)域，更是應(yīng)用廣泛。我們知道，化工廠的工作環(huán)境一般比較惡劣，無論是生產(chǎn)的產(chǎn)品還是周圍的空氣中，均還有腐蝕離心壓縮機轉(zhuǎn)子的化學(xué)物質(zhì)。例如，在硫酸鹽化肥加工廠，離心壓縮機需要對含有硫酸的液體進行壓縮處理，而硫酸