离心压缩机转子弯曲故障分析
2019-04-30 18:20
转子弯曲是离心压缩机出现概率较大的一类故障,对压缩机危害也非常严重,如果不及时发现还会诱发其他故障。转子弯曲的振动特征类似于转子不平衡,但如果了解其产生的原因,就会发现弯曲故障存在一定的规律性,从而可以及时发现或避免该故障发生的几率,准确判断故障的程度也有利于提出解决办法。
1 转子弯曲的原因与矫直
1.1 原因
转子弯曲分为永久性弯曲和临时性弯曲两种,无论哪种弯曲,原因都是转子局部受附加应力作用。当该应力小于材料的弹性限度时,产生的弯曲是暂时的;当大于材料的弹性限度时就会产生永久性弯曲。具体地说引起弯曲的原因主要有以下因素[1-2]。
(1) 设计结构不合理。
(2) 制造原因,如材质不均匀,制造误差大。
(3) 安装不合理,轴向间隙不足使其在组装运行时产生附加应力。
(4) 运行时受热不均,局部膨胀。
(5) 运行时动静件摩擦,摩擦产生的热量引起局部受热过大。
(6) 停机检修时未及时盘车,未按规程检修,有较大负荷。
(7) 状态劣化,转子热稳定性差,长期运行后自然弯曲。
1.2 矫直
矫直的实质是人为地在转子弯曲部位制造一个应力来减弱或抵消原有应力的作用,临时性弯曲不用进行矫直,可以通过延长暖机时间,调整升速、加负荷时间使转子回复到自然状态。轻度的永久性弯曲可以通过平衡矫正,严重的永久性弯曲通常通过以下方法来矫直[3]。
(1) 局部加热法矫直,加热范围为轴向长0.10~0.15D,圆周向宽0.3D(D为轴直径),温度不超过500~550℃。
(2) 机械矫直,用1~2kg锤子敲打捻棒矫直。
(3) 局部加热机械矫直,即加热后在转子凸出部位施加外力矫直。
(4) 热状态矫直,即松弛法,金属在高温下具有松弛的特性,在松弛状态下进行矫直,减少了应力的影响。
前3种矫直方法,都会在轴的局部残存一些应力,转子在运行时,矫直部位残存的应力可能导致转子裂纹,对合金钢的转子尤其危险。第4种方法能有效地消除残存应力作用。
2 转子弯曲的识别方法
当前对故障的判断主要依据是振动信息,利用振动分析可有效地确定故障的范围。但光靠波形、频谱、轴心轨迹等还远远不够。因为故障常以多种形式(振动、温度、压力、噪声等)表现出来,只有综合考虑各方面的因素,才能找出故障根源[4-5] 。当转子发生弯曲故障时考虑是否有以下方面的特征。
(1) 转子弯曲多在启机或运行时期工艺量改变后发生,因此在这些时刻要增加对压缩机运行状态的监测。
(2) 振动随负荷、介质温度、流量、压力、油温等变化不明显。
(3) 升速时,永久性弯曲在低速阶段振动幅值就比较高,临时性弯曲随转速升高逐步增大,但在某一转速下有一凹谷。
(4) 时域波形为正弦波。
(5) 频谱上特征频率为1×,伴随2×及高次谐波。
(6) 轴心轨迹椭圆,进动方向为正进动。
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