螺桿壓縮機的振動診斷及防振研究

學術論文曾牧 2018-12-28 09:14:08
    引言
    螺桿壓縮機在相關領域的生產活動中發揮著重要的作用,要想保證企業生產工作順利開展,生產工藝流程安全、穩定進行,就必須保證螺桿壓縮機的正常運轉。振動情況是螺桿壓縮機工作過程中經常出現的問題之一,因此,相關工作人員需要在螺桿壓縮機運轉過程中加強對設備運行情況的監控,對振動情況進行分析和診斷,查明振動故障的原因,進而采取有效的措施,消除振動并預防振動情況再次發生。
    1 螺桿壓縮機的結構及工作原理
    壓縮機的陰、陽轉子水平且平行配置在氣缸體內,在陰、陽螺桿轉子上的排氣端外側裝有止推軸承,承受由吸入和排出壓力差而產生的軸向推力,在吸入側和排出側的軸承與螺桿轉子間設有軸封裝置,以防止軸承潤滑油漏入氣缸和氣缸內氣體向外泄漏。在陰、陽螺桿轉子吸氣端外側均設有同步齒輪,其速比與螺桿轉子速比相等,依靠軸承支撐和同步齒輪厚薄片的調整使陰陽轉子間、轉子外圓與氣缸體間及轉子端面與氣缸端面間均保持極小間隙。為了減少氣體從二轉子間和轉子與殼體間的泄露,在壓縮機運行時向工作腔內噴進一定數量的潤滑油,在提高氣密性的同時潤滑齒面,降低排氣溫度和噪聲。
    螺桿壓縮機是一種容積式壓縮機,其工作原理與往復式壓縮機的工作原理基本相同。在實際工作中,螺桿壓縮機內部的一對陰、陽轉子相互嚙合,同時按照一定傳動比旋轉,在旋轉過程中使設備容積發生周期性變化,進而吸入、壓縮和排出介質的過程。螺桿壓縮機內部的氣體流動方向如圖1所示,吸氣口及排氣口兩者幾乎成對角線,但實際的進氣和排氣方向為上進上出,螺桿壓縮機的壓力比取決于螺桿的長度和外形以及排氣口的形狀。
    2 螺桿壓縮機振動原因分析
    某企業生產現場共有3臺火炬氣回收螺桿壓縮機并聯設計,原設計3臺同時運行可回收現場2個氣柜的低壓管網瓦斯氣,但在當前生產情況下,運行兩臺壓縮機回收一個氣柜時收付量基本保持平穩,3臺壓縮機同時開啟時由于后段處理能力限制的原因造成排氣管網壓力報警,因此無法使3臺壓縮機同時長周期運行,造成其中一臺壓縮機頻繁啟、停,當現場3臺壓縮機同時運行時機組振動超標,最大的振動速度為11.8mm/s,方向位于壓縮機入口端軸承的水平方向。
    由于螺桿式壓縮機內部轉子運動和嚙合過程與齒輪傳動過程基本類似,所以在診斷螺桿壓縮機振動原因時可以仿照齒輪運動振動原因的診斷方法進行診斷。螺桿壓縮機運行過程中,陰陽轉子的嚙合頻率約為198Hz,陰陽轉子的運動頻率分量越大,則越可能導致螺桿壓縮機的陽、陰轉子齒輪嚙合不良進而產生振動。而嚙合頻率分量過大的主要原因與產品的設計、制造、裝配等環節有關。考慮到生產現場兩臺機組同時運行時,螺桿壓縮機的振動情況在允許范圍內,而振動情況較為明顯的情況只發生其中3臺機組同時運行的時候,故推測振動大的原因可能為3臺機組同時運行時的實際工況與設計不匹配,進而導致壓縮機入口壓力波動,使壓縮機入口的氣量發生變化,最終引起壓縮機入口氣流脈動,導致壓縮機機組振動。
    3 螺桿壓縮機的防振措施
    3.1臨時措施方案
    如果螺桿壓縮機正處于工作狀態且振動情況較為劇烈。此時可采取臨時防振措施。第一,在壓縮機出口單向閥后安裝阻尼減震器,安裝方向為管道的水平方向;第二,在冷卻器出口處安裝防振管卡,防振管卡是由扁鋼制成,安裝時需要在管卡與管道之間加墊一定厚度的石棉橡膠墊,進而增加管卡的穩定性,安裝方式如圖2所示;第三,在冷卻器出口到分離器入口的彎管處增設可變彈簧支架,根據JB/T8130.2,可選用彈簧型號為TD30F10,形式為F型的可變彈簧架,安裝簡圖如圖3所示。
    3.2徹底解決措施方案
    在壓縮機的檢修期,進行徹底的處理。在廠房內找出足夠空間將氣液冷卻器移位,增大其與分離器的距離,將其基礎由鋼結構改成由地面生根的混凝土基礎,其高度不變。氣液冷卻器混凝土基礎與二層鋼平臺樓板之間留出空隙,避免共振。冷卻器移位后,其入口管和壓縮機的出口管線之間管路方向由2個變為3個,這樣增加了冷卻器入口管道的柔性,管道距離的增大,使壓縮機的出口管道應力得以釋放。同時在出口止回閥后設置防振管卡,提高管路的穩定性。冷卻器出口管線處增設防振管卡,防振管卡應由扁鋼制成,在管卡與管道之間加墊3mm石棉橡膠墊,以增加管卡的緊固性。
    結語
    通過分析螺桿壓縮機的振動原因和主要防振措施,可以在螺桿壓縮機發生振動情況時對其進行有目的的檢查和診斷,進而采取有效的處理措施,降低壓縮機的振動頻率,使其恢復正常工作,最終保證生活的有序進行,為相關企業提高生產效率和經濟效益。
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