旋转失速与喘振的诊断和诊断实例

旋转失速与喘振是高速离心压缩机特有的一种振动故障。这种故障是由于流体流动分离造成的，设备本身一般没有明显的结构缺陷，因而不需要停工检修，通过调节流量即可使振动减至允许值。    当旋转脱离进一步发展为喘振时，不仅会引起机组效率下降，而且还会对机器造成严重危害。喘振会导致机器内部密封件、轴承等损坏，严重的甚至会导致转子弯曲、联轴器损坏。喘振是离心压缩机等流体机械运行最恶劣、最危险的工况之一，对机器危害很大。对这种危害性极大但又不需要停机即可处理的故障，最能显示出状态监测与故障诊断工作的作用与效益。    1、旋转失速与喘振故障的诊断依据见表1和表2。

表1  旋转失速与喘振的振动特征

表2   旋转失速与喘振的振动敏感参数

    当机器的旋转脱离团激励转子发生旋转失速时，旋转失速角频率 因而ωs有可能由于接近转子的固有频率而发生共振。另一方面，旋转失速的振动特征往往由于ωs≈ 而易与油膜涡动或油膜振荡故障混淆，给诊断工作造成困难。在此提出这两种不同故障的甄别方法如表3所示。

表3   甄别旋转失速与油膜振荡的主要方法

     2、旋转失速与喘振的故障原因与治理措施     旋转失速与喘振的故障原因与治理措施如表4所示。

表4   旋转失速与喘振的故障原因及治理措施

    3、诊断实例    例1：某厂的一台压缩机是生产的关键设备，因生产过程工艺条件的改变，气体流量由正常生产时的29.6km3 /h降至28km3/h时，机组发生异常振动，呈危险报警状态。其工作转速为13825r/min时，振动信号的频谱图及轴心轨迹如图4和图5所示。

图4  频谱图 

图5  轴心轨迹

    诊断分析：    机组振动基频为：f＝13825÷60＝230.4Hz    为进行故障分析，将图4中主要谐波列出如表5所示。

表5    图5中频谱图各谐波频率及产生原因

    分析可知，频率57. 6Hz是由4个旋转脱离团形成的特征峰值，即fs＝f/4＝57. 6Hz。其他各次谐波分别为倍频成分及和频与差频组合频率。    诊断意见：该压缩机是在流量低于正常条件的非设计工况下运行，其轴心轨迹紊乱，呈不规则状态，而其频谱中有明显成对出现的次谐波以及组合频率等。    该机组的工作转速基频为f = 230. 4Hz a旋转失误频率fS = 57. 6Hz ,它是由4个气体脱离团形成的特征峰值，其成对出现的特征频率为：f-fs＝230.4-57.6=172.8Hz和f+fs＝203.4+57.6＝287. 9Hz，其余各谐波为具有非线性特征的组合频率。根据以上主要症兆，诊断该机组的异常振动原因为旋转失速。    治理措施：建议打开回流阀，增加压缩机入口流量，以消除旋转失速。生产验证：打开回流阀后，频率为57. 6Hz、115. 2Hz及172. 8Hz，287. 9Hz的各次谐波全部消失，机组运行平稳，恢复正常运行。