离心压缩机常见故障之碰摩振动

碰摩振动是离心空压机常见故障之一，其主要原因是动静部件摩擦引起。主要表现为力冲击和热冲击，热冲击危害更大。碰摩振动，是非线性振动，振动波形和轴心轨迹不稳定，工频是主要成分。影响碰摩的因素很多。主要有偏心距、转速、偏心量、半径间隙、静子径向刚度等。通过实验验证，证明偏心距对碰摩振动特性的影响较为显著的结论。总结了碰摩故障部位的判断方法，简述了目前碰摩振动的几种诊断方法，应用HHT 方法能清晰显示碰摩振动的频率、时间和幅值，可以早期、尽快、准确发现故障。在工程实际中，调整好动静间隙、确保动平衡、改善基础及壳体的变形、选择合适 的轴和轴承、提高供油压力和质量、防止油膜振荡和干摩擦、加大运转中的监测等可减少碰摩故障的发生。

碰摩振动故障诊断

1 .碰摩振动故障部位的判断

碰摩振动部位可以根据测点振动矢量的波动和变化程度来判断。为此，设立监测点，不仅监测测点振动量的大小，还要监测振动的变化量；不仅要监测振幅，更要监 测相位。实际工作中，矢量监测最为有效。（1）大多数情况下，碰摩点附近振动矢量的波动和变化量最为明显。距碰摩点越远，振动矢量变化幅度越小。（2）工 作转速下，如果转子两端振动变化量以二阶分量为主，碰摩主要发生在转子两端；以一阶分量为主，碰摩大多数发生在中部或外伸端。如果一阶和二阶分量都有，碰 摩大多发生在转子一端。（3）如果工作转速的振动变化大，临界转速下的振动变化不大，碰摩发生在转子两端；如果两者变化都较大，碰摩大多发生在转子一端。

2. 碰摩振动的诊断方法

由于离心空压机的碰摩振动是非线性振动，根据其振动特征，频率宽，频谱丰富，振动信号采集时，往往与宽频带的随机噪声信号混同，另外，存在与转速有关的背景信号，传统的诊断方法很难将背景信号和噪声去除而获取碰摩信号。

传统的诊断方法主要是利用频谱特征图和轴心轨迹图等来进行判断，首先，察看振动频率与特征振动频率比较，其次观察轴心轨迹是否发生改变。但其诊断不够理想，主要因为一阶频线与半阶频线会交叠，有时无法判断故障，另碰摩振动具有典型的非线性效应，因此，往往导致诊断错误。应用时域平均法和小波阀值消噪法相结合可较好对碰摩振动信号进行处理，但诊断慢、时间长；应用小波变换虽可及早诊断碰摩振动故障，但准确性不高；应用关联维数在碰摩振动故障特征获取方面效 果明显，但还不够完善。特别是碰摩振动故障特征信号既为调幅特性，且非常微弱，加上有背景信号和其他噪声，如何从测定的振动信号中提取含有碰摩故障信息的调幅信号是碰摩故障诊断的关键。目前，应用Hilbert-Huang变换来诊断碰摩振动故障，效果很明显且准确。Hilbert-Huang 变换(简称HHT)是一种信号处理方法。由Hilbert 变换发展而来，与经验模态分解(简称EMD)相结合，对于任意的非平稳信号x(t),首先经过EMD 方法分解后,得到一系列每一个点只有一个瞬时频率的本征模式函数(简称IMF)和一个残差分量之和；再对每个IMF序列实施Hilbert 变换，得到相应的解析信号，从而可以得到瞬时频率。汇总所有IMF 分量和展开瞬时频率就得到了原始非平稳信号的边际谱即Hilbert 谱。运用HHT方法得到的Hilbert 谱在联合的时间-频率域中描述非平稳信号，时频分辨率非常高，而且EMD 方法分解所得到的IMF 分量也具备明确的物理意义，能准确反映系统的固有特性，能保留清晰的故障信号，剔除非虚构信号。运用HHT 变换对碰摩振动故障进行诊断，可以快速获取振动信号轴承频率随时间变换的规律、时频转换分量以及相应的边际谱，曲线简洁，有利于突出故障信号。能快速的将碰摩振动故障信号和背景及其它信号分开，准确获取取故障信息.

改进对策

根据上述分析，为避免发生碰摩振动，可以采取以下措施：

1）调整好转静子间隙。可以根据离心空压机的参数，计算出临界碰摩转静子间隙，只要保证间隙大于临界间隙，提高临界碰摩频率，使其处于工作频率之上，碰摩故障就不会发生。

2）避免转轴晃度过大。运转过晃，会加剧轴与密封、轴承与轴颈等之间的摩擦，导致碰摩振动发生。选择合适的轴和轴承、改善机组基础等可避免轴的过晃。

3）注意不对中。由于联轴器与轴的配合不合理、轴承选择不当、安装或检修对中误差、零件加工误差、工作中零件磨损等均会使转子出现不对中现象，从而导致碰摩振动故障。调整转子对中度，更换磨损部件，减少碰摩振动故障。

4）避开临界转速下运转。离心压缩机工作转速避免在临界转速的附近运转，因为在此情况下，碰摩振动最激烈，危害最大；另外易发生油膜振荡，破坏润滑，摩擦加剧。避开就会减少碰摩振动故障。

5）不要过负荷。承载过重，轴承轴颈上抬量不够，很易造成轴颈与轴承合金之间的摩擦而导致碰摩。但在正常工作条件下，适当给轴承一定的预负荷，会使碰摩转速会下降，也会减少碰摩振动的发生。

6）选好润滑油。油的粘度适当，运转中摩擦力减小；调整供油压力，清除油的杂质，也会减少碰摩现象的发生。

7）加大运转中监测力度和关注工作中的细节。启动时，逐步提高转速；减小温差，消除跑偏；避免膨胀不均匀；监测振动变化趋势等，以利于减小碰摩发生和及早发现碰摩振动故障。

8）做好磨合：一定要按规定做好磨合工作，特别是新机更要磨合到位；另外，盘车暖机，扩大动静间隙，也会避免碰摩故障发生。

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