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离心压缩机振动故障综合分析

故障类别及判别方法：

1、转子不平衡引起的振动

离心压缩机的转子由于受到材质和加工装配技术等各方面的影响，转子上的质量分布对轴心线成不均匀分布，或认为转子的质量中心与旋转中心之间总是有偏心距存在。因此，转子在

高速旋转时将产生周期性的离心力、离心力矩或两者兼有，这种交变的离心力或离心力矩就

会在轴承上产生动载荷，也就会引起压缩机的振动。

转子不平衡是引起压缩机振动的最主要、最常见的原因。

1.1.1转子不平衡的原因

1.设计问题：

（1）旋转体几何形状设计不对称，重心不在旋转轴线上。

（2）在转子内部或外部有未加工的表面，引起质量分布不匀。

（3）零件在转轴上的配合面粗糙或配合公差不合适，产生径向或轴向摆动。配合过松时，

高转速下转子内孔扩大造成偏心。

（4）轴上的配合键装于键槽，形成局部金属空缺。

（5）轴上转动部件未对称安装，且有配合间隙。

2.材料缺陷：

（1）、铸件有气孔，造成材料内部组织不均匀，材料厚薄不一致如：焊接结构由于厚度不

同而造成质量不对称。

（2）、材料较差，易于磨损、变形造成质量分布不匀。

3.加工与装配误差：

（1）焊接和浇铸上的造型缺陷。

（2）切削中的切削误差。

（3）叶轮在装配时配合误差的累积，引起重心偏移，因此对于高速转子每装上一个叶轮需

要进行一次动平衡。

（4）、材料热处理不符合条件要求，或残余应力未消除加工和焊接时的扭曲变形，使转子

永久性变形。

（5）配合零件不一致造成质量不对称。如：螺孔深度或螺钉长度不一致等。

（6）联轴器不对中，对于其中一个转子来讲，一种平行不对中相当于对转子加了一个不平

衡负荷。因此也表现出不平衡的特征。

4.动平衡的方法不对

对于挠性转子，其工作转速下的振型与其一阶振型有显著差别。因此仅在低速下对转子做动

平衡，在高速下仍会发生很大的振动。

1.1.2转子不平衡的主要振动特征

1.振动的时域波形为正弦波。

2.频谱图中，谐波能量集中于基频。

3.当转动频率小于固有频率时，振幅随转动频率的增加而增加；当转动频率大于固有频率后，

转动频率增加时振幅趋于一个较小的稳定值；当转动频率接近于固有频率时，振幅具有最大

峰值。

4.当工作转速一定时，相位稳定。

5.转子的轴心轨迹为椭圆。

6.转子的进动特征为同步正进动。

7.振动的强烈程度对工作转速的变化和敏感。

8.质量偏心的矢量域稳定于某一允许范围内。

1.1.3转子不平衡的故障甄别及处理措施

一般而言，工频谱线或一次谐波表示转子不平衡，但这不是绝对的。

对于刚组装完成的压缩机机组，要确诊是不是由于动平衡引起的振动过大，应与下列情况加以区别：

（1）对刚性转子，要排除是否遇到了转子的临界转速问题，这就需要通过瀑布图或波特图

等来分析，确定转子的固有频率，看是否与压缩机的工作转速相近。

（2）工频分量过大时，还应注意是否遇到了基础共振，这就需要进行相位分析来进一步确

诊。基础共振使机组各点都以同一频率和相位进行，而由不平衡引起的振动，在顺着旋转方

向上各点的振动存在着相位差。

（3）当用涡流传感器测振动位移时，工频成分也有可能是由于测振部位处轴颈加工不同心

或有椭圆度、表面剩磁等造成的假振动，需用降低转速的办法来检查，如果低速时振幅与高

速时振幅相近，很可能是一种假振动。

因此，要判断是否转子不平衡引起的振动，除了根据转子不平衡振动的主要特征外，还要看

其敏感参数，如表1-1所示。

振动随转速变化

振动随负荷变化

振动随油温变化

振动随压力变化

振动随流量变化

其它识别方法

明显

不明显

不变

不变

不变

低速时振幅趋于零

表1－1转子不平衡振动的主要敏感参数

对于确认的转子不平衡振动故障，则应该查找不平衡的原因，可从如下几个方面入手并加以解决：

（1）检查转子上各零部件是否有松动。

（2）检查转子上是否有结构不对称的地方。

（3）重新对转子做动平衡校验。

2、转子不对中引起的振动

压缩机组通常都由电机或汽轮机、变速机、压缩机组成，机组各转子之间由联轴器连接而构成轴系，传递运动和扭矩。由于机器的安装误差、机组承载后的

现双椭圆或紊乱不重合,轴心轨迹呈现内??8??字形;(5)时域波形中稳定的周期信号占优势,每转一周少于一个峰值,没有较大的加速度冲击现象。

3.2油膜振荡的防治措施

1)避开油膜共振区:使压缩机工作转速避免在一阶临界转速的2倍附近运转。

2)增加轴承比压:即增加轴瓦工作面上单位面积所承受的载荷。增加比压就等于增加轴颈的偏心率,提高油膜的稳定性。

3)减少轴承间隙:轴承间隙减小,侧可提高发生油膜振荡的转速。

4)控制适当的轴瓦预负荷:预负荷为正值,就是轴瓦内表面上的曲率半径大于轴承内圆半径,等于起到增大偏心距的作用。