离心式空气压缩机常见故障分析

离心式空气压缩机常见故障分析

离心压缩机是工业生产中的重要设备，其工作运行环境十分复杂，故障时常发生。因此，安全稳定的运行是整个工业生产的重要保障，研究离心压缩机故障的有效诊断方法是十分有意义的。本文在分析某大型离心压缩机叶轮动态特性的基础上，利用自组织特征映射神经网络的方法对离心压缩机常见单一故障和并行故障进行诊断分类。

标签： 故障诊断;小波包分解;自组织特征映射神经网络

一、概述

离心压缩机在我国工业生产中应用比较广泛，它有着体积小，处理量大，结构简单紧凑等优点。转速高且运转可靠，维修费用低廉和气体不受污染等许多优点，因此离心压缩机在国内外得到了较大的发展及广泛应用。目前，空气分离、采矿、汽车、制药、化工、石油等行业领域都在使用离心式空气压缩机。离心空气压缩机属于速度式空气压缩机，具有速度式空气压缩机的特点。气体在机器运转过程中，做高速旋转，并由叶轮带动，旋转运动过程中，同时气体通过叶轮，产生离心力后，提高了流速和压力，从而输出压缩空气。离心式空气压缩机的整个机组结构简单，结构的使用寿命较长，且具有用气负荷稳定、可靠等特点。离心空气压缩机的压缩空气气道没有润滑部件，供气品质较高。在实际的使用过程中，尽管离心空气压缩机具有诸多特点，但是，不可避免会产生故障，我们在此分析可能产生的故障以及相应有效的措施。

二、利用谱图对离心压缩机故障进行诊断

机械设备在运行过程中有很多特征信号可以反映机械设备的运行状态，如振动信号、压力信号、温度信号等都携带着设备运行状态的丰富信息，但由文献可知，机械设备的故障90%都是由异常振动引起的。振动测量的数据一般以图1所示的几种形式表示，它们分别是时域波形图、幅值谱图、振动趋势图和轴心轨迹图等。目前最典型且普遍应用的故障诊断方法是通过观察表现振动信息的各种形式的谱图来确定故障类型。

图1 振动测量数据

故障原因可以从这些振动信号不同表现形式的处理分析中找到，因为振动所表示的全部设备运作信息都表现在这些测量数据上，它们和故障类型、故障位置及形成原因有着密切的关系。

三、空压机故障检测

（一）压缩机油耗大

下列问题会对油耗产生影响，须及时进行处理，检查回油管是否阻塞，是否阻塞油分离芯，是否处于正常的最小压力阀开启压力，是否偏高压缩机油位，并进行检查疏水阀排出的冷凝水含油量。

（二）排气温度过高

应为八十摄氏度至九十五摄氏度之间的正常压缩机排气温度。一般温度过高会引发故障，进行冷却需要添加足够的润滑油。现进行检查压缩机润滑油油质、冷冻风扇、油位，然后检查电磁阀电压、电磁阀阀体、冷却器清洁程度、温控阀元件、油冷却器等。对膜片损坏、温控阀芯不动作等进行更换，油过滤器最后检查是否需要清洁。

（三）运行中机组自动停机

先对机台进行检查，然后检查热继电器和自动开关是否动作，电机电压是否正常，冷却风扇电机的排气压力及排气温度是否过高等。

四、离心式空气压缩机故障原因及处理措施

（一）轴承振幅超过0.02毫米，振动较大

该故障的产生原因由于零部件安装质量及变形、润滑系统、机器平衡状态、机器工作状态、轴承安装质量等有关。①零部件安装变形及质量，原因的产生有两点，一是主轴弯曲而导致失去平衡。可以通过校正主轴和拧紧地脚螺栓来排除;二是由于地脚螺栓松动，使得无法继续保持平衡状态。②润滑系统，由于轴承进油温度过低导致的，通常产生摩擦磨损。可以进行有效调节冷油器冷却水的进水量，来杜绝此类问题发生。③机器平衡状态，原因：一是破坏了转子大小齿轮动平衡的精度或增速器，从而失去平衡，二是破坏了机组找正精度，从而无法保持平衡。重新找正中心及水平以及重新对动平衡进行校正。④机器工作状态，原因：气缸内有积水或有固体沉积，从而失去平衡;啮合不良或齿轮噪声过大导致失去平衡;负荷进入急剧变化或喘振工作区域工作而使平衡状态无法保持。相应的排除方法为：使齿轮的运行符合要求标准，进行重新校正大小齿轮的不平行度;及时排除气缸内的固体沉积物和积水;迅速打开排气阀或旁通闸阀，调节蝶阀其开启度。⑤轴承安装及制造质量，故障原因：轴衬与轴颈间隙较大，导致失去平衡;过盈量较小在轴瓦与轴承盖的瓦背间打破其平衡状态。相应的排除方法为：刮研轴承盖水平中分面或研磨调整垫片，应控制在0.02毫米至0.06毫米之间过盈量;减少轴衬与轴颈的间隙。

（二）气体出口流量降低

气体出口流量降低主要的原因在于密封装置和过滤器。过滤器产生故障的主要原因是气体过滤器堵塞造成吸气量的减少，对气体过滤器可以通过清洗，从而将故障排除。密封装置产生故障的原因为密封间隙过大，造成泄漏。最好的解决方法是按照规定对其进行调整或者更换密封。

五、离心式空气压缩机喘振故障分析与控制预防

（一）喘振表现形式及故障分析

喘振是离心式空压机运行在某一工况下产生的特有现象，当进入空压机的空气流量不能使空压机产生足够的压力，以至于外部系统（外部管路）的压力大于空压机内部的压力，导致逆止阀关闭。当进入空压机的空气流量不能使空压机产生足够的压力，以至于外部系统（外部管路）的压力大于空压机内部的压力，导致逆止阀关闭。这时，空压机没有输出，空气在空压机内部积累，压力不断增加，直到积蓄的压力大于外部系统的压力时，空压机内部压力冲开逆止阀排出。另外，离心式空压机有一种喘振现象叫做自然喘振，是指压力已经达到空压机可以压缩的最大值时产生的喘振。这可以通过在使用过程中设定空压机的卸载压力小于标定压力来避免喘振。

（二）喘振故障的控制和预防

喘振的控制方式降低了空压机的设定压力，会使空压机产生的压力达不到用户所需系统压力，而且TL值受空气温度、设定压力、系统负荷变化等因素的影响较大。因此，在实际使用过程中，必须对以上喘振故障的原因有针对性的加以预防。首先空压机叶轮磨损或粘附物太多的影响。叶轮磨损或粘附物因为叶轮是高速旋转的，必须通过专业部门修复，并做动平衡实验决定是否可再用;其次空压机扩压器腐蚀磨损的影响，因此，必须定期检查扩压器，发现有腐蚀磨损现象时，及时进行修复和防腐蚀处理。当扩压器腐蚀磨损严重时，必须及时更换新的扩压器;第三叶轮与扩压器之间的间隙变化问题，因此，要求每年都对间隙进行检查，发现因后端推力轴承磨损而导致变化的，可以通过后端的垫片进行调整，使间隙达到规定的数值范围内;最后是空压机的冷却器和水汽分离器变脏、空压机进气口箱式过滤器变脏，一般箱式过滤器由于安装在空压机进气口，方便检查和拆装，可以定期检查，发现变脏及时拆除进行清洗。至于冷却水，可通过空压机外部水路加装过滤器，或者使用干净的水源进行空压机的冷却，可以防止冷却水水路堵塞。

六、结束语

总而言之，为确保离心式空气压缩机整个机组的使用寿命以及机器的正常、可靠、安全运转，必须加强对密封装置、过滤器、润滑系统、冷却器、轴承的维护、修理工作。离心式空气压缩机产生故障的原因与它的维护维修、使用、安装调试、制造等工作有着密切联系。

参考文献：

[1]梁艳娟.空压机变频改造节能技术的研究与应用[J].制造业自动化，2011（13）.

[2]王伟，吴小飞.空压机恒压供气节能改造的可能性[J].油气储运，2012（1）.