下载文档原格式
离心式压缩机常见故障处理方法以及激光对中仪在检修中的使用发布时间：2021-05-17T08:03:28.866Z 来源：《中国科技人才》2021年第8期作者：时鸿儒[导读] 目前，离心式压缩机在石油化工行业得到广泛应用。
离心式压缩机在实际运用过程中经常受到诸多因素影响，无法完成生产工作。
相关工作人员应结合实际情况，进一步研究有效解决办法，规避离心式压缩机运行故障，更好促进压缩机发展。
宝泰隆新材料股份有限公司黑龙江省七台河市 154603摘要：针对宝泰隆新材料股份有限公司60万吨轻烃装置用多台套离心式压缩机，其压缩机运行的稳定性直接关系到化工企业的安全和效益，为保证压缩机大周期高效平稳运行，例行检修以及常见故障的处理必不可少，本文着重介绍压缩机的常见故障处理方法以及激光对中仪使用方法。
关键词：离心式压缩机；故障处理；故障检修；激光对中仪1.引言目前，离心式压缩机在石油化工行业得到广泛应用。
离心式压缩机在实际运用过程中经常受到诸多因素影响，无法完成生产工作。
相关工作人员应结合实际情况，进一步研究有效解决办法，规避离心式压缩机运行故障，更好促进压缩机发展。
2.离心式压缩机常见故障及原因分析2.1轴承故障压缩机内部主要由轴承组成，离心式压缩机运行过程中轴承故障主要有以下原因。
第一，支撑轴承温度高。
进油温度偏高，导致轴承工作环境温度提高，轴承温度自然会高；润滑油指标不合格，润滑油的粘性等指标减弱，影响油膜的建立，导致出现摩擦现象；轴瓦间隙过小，排油不好，热量不能快速带走；喷油口太小，进油量不够；轴承原始设计问题，导致轴承超负荷工作；轴承巴氏合金浇筑质量不好，存在砂眼以及脱层等问题；进油压力不够。
第二，推力轴承温度高。
进油温度高，导致轴承工作环境温度高；进油压力低；润滑油指标不合格同支撑轴承；进油口孔径小同支撑轴承；轴承设计不合理，瓦面太小，超过可承受指标；口圈密封以及级间密封间隙过大或者平衡盘密封失效等，导致叶轮两侧压差过大，形成较大轴向力；平衡气管路堵塞或者管路设计过细，导致高低压无法相通，无法平衡轴向力，管路传输气量不够，达不到标准；安装轴承时水准块出现卡制，不能活动自如；铂热电阻深入的孔隙距离瓦面距离过近，导致瓦面附近温度测的数值过高。
浅谈联轴器对中调节方法对中是将联结在一起的两台设备的运转中心线通过校对调整，使其成为一条直线。
以离心泵为例，泵轴与叶轮、轴套、轴承等转动部件形成离心泵的中心线，电机轴与转子、轴承等转动部件形成电机的中心线，在理想状态下，这两条中心线在通过联轴器联接后互为延续，形成一条直线。
在这种情况下，电机与泵所承受的额外负荷最小，是设备最理想的工作状态。
在某些大型离心式压缩机的出厂说书上，对联轴器的对中精度提出了要求，但大部分中小型离心泵对联轴器对中精度一般没有专门的规定。
本文主要分析探讨了联轴器对中调节的方法，以供参阅。
标签：联轴器;对中;方法一、不对中的方式1、联轴器不对中的症状当泵轴与电机轴不对中运行时，设备会表现出一些典型症状：①设备的振动与噪音增大;②轴承、密封（盘根或机封）、联轴器、转轴提早损坏;③用振动仪测量时，轴承在轴向与径向产生一、二倍频的大振动;④轴承位置有高温甚至大量排出润滑油等现象;⑤基础螺丝有松脱现象;⑥联轴器间隙过大或破损;⑦联轴器有高温现象且橡塑料联轴器会有粉末排出;⑧电机运转电流偏高;⑨轴承损坏在轨道上有180度与内外对称磨损现象。
2、联轴器不对中的有哪些方式造成联轴器不对中的原因有两个：两条轴线在径向上的偏差和在角度上的偏差，一般这两种偏差同时存在。
表现在联轴器的形态上，有以下两种：两半联轴器上张口，或两半联轴器下张口。
其中两半联轴器上张口又分为电机侧联轴器高和电机侧联轴器低两种;两半联轴器下张口又分为电机侧联轴器高和电机侧联轴器低两种。
不对中的危害当联轴器处于不对中状态工作时，会在联轴器上产生很大的应力，严重影响轴、轴承和轴上其它零件的工作，对设备会造成以下伤害：1、设备振动增大;2、噪音增加;3、盘根或机械密封损坏;4、联轴器磨损或损坏;5、轴承损坏;6、效率降低，能耗增加;7、电机过热;8、设备寿命降低等。
甚至引起整臺机器和基础的振动和损坏。
因此，良好的对中可以减少生产损失，延长设备的使用寿命，减缓轴承和密封失效，降低设备的振动，减少联轴节的磨损，降低维修成本，减少耗电。
压缩机组的激光对中找正摘要：本文阐述了激光找正仪的原理和使用方法，并就轻烃项目压缩机组的激光找正为例，证明激光找正仪对于压缩机组找正工作的意义，对比传统找正法更加高效、准确和节约成本。
关键词：激光找正；压缩机组；冷态安装压缩机组是大型高速旋转设备，是石油化工行业的重要设备，它安装工艺复杂，精度要求高。
压缩机组找正对中在安装过程中又是一项非常重要的步骤，是决定设备运行情况的关键。
采用传统的百分表找正法，往往需要耗费大量人力物力，随着科学技术的发展，激光找正使用的越来越多，它具有方便、快速、高效、准确等特点。
一、压缩机组对中的目的和方法根据压缩机组的冷态安装曲线，通过调整使各轴线达到同轴的要求，消除各轴在联轴器处不应有的机械应力，减少机器的震动，降低转动部位磨损，保证机组在热态下运行有良好的对中性，提高机组的使用寿命。
压缩机组常用的找正法有单表找正法，三表找正法，激光找正法。
二、激光找正仪的结构和原理（一）激光找正仪的结构激光找正仪主要组成：激光发射器，激光接收器，主机（微型计算机），蓝牙接收器和各种夹具等[1]。
激光发射器和接受器分别安装在固定端测量单元S和可移动端测量单元M上各一对（双发射双接收）。
（二）激光找正仪原理激光找正仪的原理和传统单表找正相似，通过测量单元S和M相互发射和接收激光，测量出架设测量单元的两轴相对位置的数据，通过微型计算机的计算后得出径向位移和轴向位移，并通过输入的数据得出可移动端各支点的调整量[2]。
三、激光找正法的运用（一）找正前准备压缩机组找正前应进行软脚虚脚测试。
由于机械加工的误差，运输不当造成变形等原因，会产生四支腿不在同一平面内，底座和支腿存在高度差，设备支脚悬空。
设备支脚悬空，就会影响激光找正仪测量的结果，松紧地脚螺栓之间数据变化巨大，刚刚找正的结果就会失去真实，增加找正工作的难度。
（二）激光找正用链条式夹架把测量单元S固定在变速箱与压缩机连接的轴的半联轴器上，然后将测量单元M安装在压缩机轴端半联轴器上，最后将蓝牙打开。
激光对中技术在离心式压缩机找正中的应用摘要：分析了传统的联轴器找正工装在离心压缩机安装找正中的不足，研究了激光对中技术，并使用激光对中仪进行轴系的现场找正，取得了良好的效果。
关键词：离心式压缩机联轴器找正激光对中中图分类号：TH452 文献标识码：B文章编号：1006-8155（2006）05-0022-04Laser Alignment Technology Applied in Centrifugal Compressor AlignmentAbstract:The limitation of old coupling alignment tool for compressor alignment is analyzed. The technology of laser alignment is researched, and using laser shaft alignment measurer to treat rotor alignment problem have made an excellent effect.Key wards: Centrifugal compressor Coupling alignment Laser alignment1 引言离心式压缩机是典型的高速旋转机械。
整个机组的转子系统通常由几组膜片联轴器将原动机、液力耦合器、增速机及压缩机串联而成。
这种转子—轴承—联轴器系统在实际工程中不对中状态是非常普遍的。
美国MONSANTO化工公司在5年的振动实践中发现，轴系故障60%源于转子不对中[1]。
由于转子不对中的存在，引起离心压缩机组运转过程中的振动和噪声，同时造成联轴器偏转，导致膜片环扭曲开裂，紧固螺栓松动断裂，使轴承磨损、油膜失稳及转轴挠曲变形等不利于机组运行的动态效应[2]。
激光对中技术是近年来将激光、光敏传感器与计算机辅助测试相结合的高技术产物[3]，具有高效、稳定、方便、快捷等特点[4]。
由于激光准直性好、精度高，使其在测量领域的应用前景极为广泛。
本文分析了传统联轴器找正工装对中能力的不足，研究了激光对中原理，并使用激光对中仪实现了BCL408型离心压缩机轴系的安装找正，取得了良好的效果。
2 传统的离心式压缩机组找正技术在转子动力学研究中指出，不对中对转子产生的激励力幅随转速的升高而加大，是随转速加大的不平衡激励力的4倍[5]。
因此，像离心式压缩机这类高速旋转机械尤其要注重对转子的对中要求。
2.1 不对中找正原理离心式压缩机转子系统的不对中状态包括轴承不对中和联轴器不对中两种。
而联轴器不对中又可分为：（a）平行不对中；（b）偏角不对中；（c）平行偏角不对中，如图1所示。
实际工程中多为平行偏角不对中。
（a）(b) (c)图1联轴器不对中的3种形式试车前，离心式压缩机要进行联轴器的安装找正，将主、从动轴轴线的平行偏差和角度偏差调整到允许范围内。
图2所示为传统的联轴器找正工装。
件6、件7的长度和位置可根据联轴器的长短、大小来分别进行轴向、径向调节。
测量时，盘动两轴旋转一周，读出千分表读数。
1.轴向千分尺2.径向千分尺3.支架4.连接盘5.半联轴器6.弯表架7.直表架图2 联轴器找正工装根据几何关系容易算出，平行偏差为径向表读数变化量的一半，角度偏差α由下式求得。
轴向两表间的距离轴向两表读数的变化量tan=α2.2 传统找正方法的不足受角度偏差的影响，径向表2在测量过程中测1点沿轴向移动；同样，受平行偏差的影响，轴向表1测点沿径向移动，产生测点误差。
千分表测杆每倾斜10°，测量误差就会增加2%，由于平行、角度偏差的影响，千分表测杆与半联轴器被测表面存在垂直度偏差，会产生测量误差。
且千分表的分辨率为0.01mm，精度较低无法实现精密测量。
为消除转子轴向窜动对角度偏差测量值影响，采用了180°布置的两块轴向表，但工装加重，表架挠度加大。
长距离测量时，工装本身的挠度影响较大，必须事先计算出挠度值，以补偿径向测量值。
由于两回转轴呈空间交叉状态，测量值仅能反映两半联轴器的位置关系，无法给出可调端轴线相对于基准轴线的调整值。
另外，可调端轴线与其本身的地脚支点也呈空间布局，很难确定地脚支点的调整量和调整方向。
找正过程对操作者的技术水平要求较高。
此联轴器找正工装虽已实现系列化设计，但测量距离仍有一定的范围限制，且新产品找正前需加工对应的连接盘4。
由以上分析可知，传统的离心式压缩机找正过程，计算复杂，步骤繁琐，需反复测量逐步逼近，找正周期长。
而且由于测量误差的存在，无法全面反映联轴器的对中误差，也不能正确判断联轴器实际的对中状态，找正误差大。
工装的设计、制造以及现场找正，要求大量投入人力与物力，找正成本高。
3 激光对中技术3.1 激光对中仪的结构激光对中仪的组成主要有以下6部分：两个激光发射器LD、两个光电接收器PSD(目标靶)、两个内置电子倾角计、A/D转换电路、显示单元、各种夹具和工具。
其中两组LD、PSD、倾角计分别封装在固定在基准轴上的测量单元S和固定在调整轴上的测量单元M内。
所有组件可装于一个手提箱内，结构简单，携带方便。
3.2 激光对中的测量原理图3 逆向百分表法与激光对中法激光对中仪的测量原理与逆向百分表原理相同，如图3所示。
逆向百分表法是由一块表的读数计算平行偏差，两块表读数的差值计算角度偏差。
激光对中法中S单元与M单元替代百分表分别固定在联轴器的两边，在任意两个间隔大于20°的3个位置上记录测量值。
显示单元自动计算出平行偏差和角度偏差。
并基于基本的三角几何原理，自动给出可调设备前脚和后脚的调整值和垫平值。
测量过程简单、快捷，测量结果与操作者无关。
3.3 激光束能量中心不变分析LD产生的激光束打在PSD感应面上，形成光斑S。
由于LD发射的光束各点的照射强度不可能一致，因此照射区域S内各点的能量也不尽相同。
设),y（xλ为区域内任意一点的能量强度，根据重心公式，得到能量重心O点的坐标：⎰⎰⎰⎰=SSoyxyxxxyxxxdd),(dd),(λλ,⎰⎰⎰⎰=SSoyxyxxxyxxydd),(dd),(λλ（1）此能量中心点即PSD计算的坐标点。
当调整轴转动，照射区域随两测量单元相互位置的变化而变化，能量中心点产生位移，坐标点位置发生改变。
下面需要证明当激光对中仪的感应面距离变化不大，倾角发生变化后，能量中心是不动点。
图4 能量中心不变原理图4所示为PSD感应面照射倾角变化α时，感应面上激光照射区域S前后的变化。
O为变化前感应面上的能量中心点，X为感应面上经过O点垂直于两感应面交线的轴线。
S′、O′、X′分别为S、O、X在变化后感应面上的投影。
图中看出，水平方向区域没有拉伸，水平方向上的能量分布也没有改变，因此，X′仍为S′的能量重心轴。
垂直方向根据重心原理有：⎰⎰=1200d)()(l lxxxxxλλ（2）23式中)(x λ为照射区域dx 的能量密度。
根据照度原理，同等的光照在倾斜面上光强为αλcos )(x ，因此d x ′处的能量为αλcos )(x ，或用X 上的变量来表达即为ααλcos )cos (x '。
对式（1）作积分变换x=tcos α，得⎰⎰=ααααλααλcos 0cos 02212)cos (cos d )cos (cos l l dt t t t t t（3） 式(3)等价于： ⎰⎰=ααααλααλcos 0cos 012'd cos )cos '(''d cos )cos '('l l x x x x x x （4） 表明X ′方向的能量重心轴经过O ′，因此O ′为变化后照射区域的能量中心。
此结果可证明激光测量中，激光束存在一根能量中心光线，保证了精密测量的条件。
使激光对中的分辨率可达0.001mm ，对中精度较高。
因此，应用激光对中技术进行机组安装找正不必怀疑测量结果，可实现高质量轴对中的要求。
4 现场实例现以图5所示BCL408型离心压缩机组增速机与压缩机间联轴器找正为例，详述激光对中仪的工作过程。
图5 BCL408型离心压缩机组示意图令增速机为基准设备，固定S 单元；压缩机为调整设备，固定M 单元；C 点为联轴器中心；F 1、F 2分别为M 单元的前后地脚支点。
图中各点间的距离见表1。
表1 所需距离数据找正前对中情况很差，必须先进行粗调，转动两轴到9点钟、3点钟位置，调整M 端设备使激光束打到对面靶心。
启动软脚测量程序，按提示输入表1距离数据及工作转速。
在12点钟位置调整光束到靶心，打开目标靶。
依次松开然后拧紧M 单元的4个地脚螺栓，测量结果如图6所示。
按程序给出的垫平厚度0.07mm ，垫平变化最大的左下地脚，使设备地脚处于稳定状态。
图6 软脚测量启动EasyTurn TM 任意3点水平机械轴对中程序。
S 轴可转到任意位置进行测量，调整M 轴，确保仪器上显示的S 和M 角度标记重合（或几乎重合），关上目标靶，调整激光束到靶心，记录第1个测量值。
转动S 轴（＞20°），关上M 单元目标靶，再转动M 轴，直到S 单元发出的激光束打到M 单元目标靶的中心，打开目标靶，记录测量结果。
第3点测量与第2点相同。
显示测量结果如图7。
图7 显示测量结果按测量结果进行调整，水平方向上，F 2向靠近身体方向移动0.3mm ；垂直方向上，F 1抬高0.54mm ，F 2降低0.85mm 。
最终测量结果是根据容差表自动判断是否已在允许范围内，容差的允许范围与设备的转速有关。
此压缩机工作转速为10575r/min ，将平行偏差控制在0.01mm ，角度偏差控制在0.01mm/100mm 以内，显示屏上联轴器标记的左侧变黑，测量结束。
整个测量过程用时不到1h ，工作效率明显增加。
此套机组其它部位的联轴器安装找正全部采用激光对中，使机组试车一次成功，确保了产品的顺利出厂。
5 结论实践证明，激光对中技术是离心式压缩机组安装找正的一次飞跃。
应用激光对中仪，提高对中精度，减小对中误差，可降低设备能耗，延长维修周期，必将为企业带来巨大的经济效益。
参考文献[1] 高洪涛,李明.不对中对膜片联轴器耦合转子—轴承系统固有特性的影响[J].化工机械, 2005,32(1)：22-26. [2] A.S.SEKHAR, B.S.PRABHU. Effects of CouplingMisalignment on Vibrations of Rotating Machinery[J].Journal of Sound and Vibration. 1995,185(4):655-671. [3] 刘娅,潘汉军.激光对中仪的测量原理及算法分析[J].光学仪器，2004,26(4)：7-11.[4] 杜希鹏,吕新民,张丽君.一种新型同轴度测量仪的研究[J].农机化研究,2004(6)：157-159.[5] 闻邦椿,顾家柳,夏松波，等.高等转子动力学—理论、技术与应用[M].北京. 机械工业出版社,2000.4。
