离心压缩机转子动力特性和振动研究

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1、离心压缩机转子动力特性和振动研究　　【摘要】离心压缩机是工业生产上的常用设备，广泛用于化工、机械等生产领域。而离心压缩机的转子动力特性和振动情况会在很大程度上影响到离心压缩机的性能。因此，研究离心压缩机的转动特性与振动情况，并采取相应措施消除不良动力与振动问题，对提高生产效率至关重要。【关键词】离心压缩机；转子动力特性；振动状况1、离心压缩机的转子动力特性与振动分析1.1离心压缩机转子振动的机理离心压缩机之所以能够具备压缩功能，主要是依靠高速旋转的转子产生巨大的离心力。一般来说，当转子和转轴之间的契合比较严密时，在不存在其它故障的条件下，引起转子振动的主要机理是共振。所谓共振，是说

2、转子的转动频率同转子自身的振动频率十分接近或者完全相同，这时候，转子动力特性就会出现振动的情况。根据研究，由由共振引起的转子振动的危害是非常大的，能在极短的时间内对整个离心机在成不可恢复性的损害，因此应极力设法避免。1.2转子—轴承系统的稳性6当转子—--轴承系统处于一种稳定状态时，很少会出现不和谐振动的情况。在物理学上，离心压缩机转子——转轴系统的稳定性包括两种类型，一种是静态平衡，另一种是动态平衡。所谓静平衡，是说当转子外径D与长度L满足D/L≥5时，不论其工作转速高低，系统只需进行静平衡。而当L≥D的时，只要工作转速大于1000转/分，都要进行动平衡。与静平衡与动平衡对应的是

3、静不平衡和动不平衡。当出现静不平衡和动不平衡的状况时，离心压缩机的转子与转轴间的力学平衡特性便被打破，故而很容易出现不和谐的振动而损害离心压缩机。1.3转子振动的平衡特性虽然转子振动在大多数情况下对离心压缩机没有什么好处，但转子的振动又是无法彻底消除的。因此，只需把转子振动限定在一定的平衡范围内，就可以消除转子振动带来的大部分危害。那么，什么是转子振动平衡特性呢？又如何达到这种平衡特性呢？在实际研究中，把转子振动频率低于转速十分之一的情况成为转子振动的平衡特性，又称为“安全振动范围”。而达到这种平衡特性的方法一般是减小D/L的比值。2、离心机转子不平衡振动的原因分析2.1机组失稳6

4、机组失稳是造成转子不平衡振动（也即故障性振动）最常见的原因之一。所谓机组失稳，主要是指离心压缩机内部零部件之间的契合度不够高。而造成机组失稳的原因是多种多样的。例如，当离心压缩机同基座之间的连接不够紧密时，转子高速振动时就会造成机组失稳，而引发整个离心压缩机系统产生不和谐的振动。此外，还有固有振动引起的机组失稳，也即即使离心压缩机制造过程中各个转子已做了动平衡，但是在连接起来的转子系统中还是不可避免地出现某些固有不平衡，这种不平衡将引起稳定的每转一次的转速频率振动其幅值不随时间而变，只是随某一给定转速下操作条件（温度、压力、负荷等）的变化。2.2转子飞缺出现转子飞缺的原因一般有两种

5、，一是在加工过程中，由于转子加工材料或者加工工艺的限制，致使转子的结构密度不均匀。这样一来，由于转子的质量分布不均匀，在转动时产生的离心力不均衡，从而产生故障性振动；二是在离心压缩机长期使用过程中，转子可能会锈蚀而导致部分材料脱落，或者因吸引灰尘而出现“结疤”，同样会破坏转子的结构平衡性。它的表现形式也是转速频率振动，但由于飞缺不平衡矢量与原不平衡矢量叠加，使合成的不平衡矢量在大小、方向和轴向位置上发生了很大变化，从而造成转子出现故障性不规则振动，从而对离心压缩机造成损害。转子飞缺是离心压缩机常出现的故障，在生产中一定要给与足够的重视。2.3转子弯曲6转子弯曲分为两种情况，一种情况

6、是永久性弯曲。这种情况出现的原因一般是制造过程中造成的。当转子铸造时，转子平面上各处不在同一等高线上，即出现所谓的“凹凸不平”情况，使得转子在转动时各处（在同一圆周线上）所谓动力特性不尽相同，从而导致不规则振动的出现；另一种情况是转子和定子之间的接触面稳性不够，而在相对运动中出现间隙，从而造成转子弯曲，这种情况一般被称为临时性弯曲。不过，当临时性弯曲长期得不到纠正的情况下，也会变成永久性弯曲。2.4转轴部件松动俗话说：皮之不存，毛将焉附。当转轴部件出现松动时，转子的动力特性自然也不会正常。转轴部件的松动一般指配合的过盈不足，键槽配合较松，材料不良，工作介质腐蚀严重等使轴上零部件松动

7、从而引起振动。在实际生产中，转轴部件松动是经常出现的一种故障类型，有的还比较隐蔽。因此，在对离心压缩机进行检修过程中，一定要把检查转轴部件作为重点区域。3、消除离心压缩机故障性振动的一些对策3.1定期维护保养6离心压缩机一般用于液态化学品的生产处理。尤其是在化学化工领域，更是应用广泛。我们知道，化工厂的工作环境一般比较恶劣，无论是生产的产品还是周围的空气中，均还有腐蚀离心压缩机转子的化学物质。例如，在硫酸盐化肥加工厂，离心压缩机需要对含有硫酸的液体进行压缩处理，而硫酸