0 　引言
　　离心压缩机具有处理量大、体积小、结构简单、运转平稳、维修量小以及压缩气体不受油污的特点。在空分系统等行业广泛运用，它在长时间的运行周期后 , 由于各种因素的影响 , 会使振动增大 , 从而使效率降低 , 能耗增大 , 甚至会在一些特定工况下发生喘振，使压缩机不能正常工作，稍有失误就会造成严重的事故。因此，如何降低压缩机的振动 , 使压缩机在正常工况下运行 , 提高压缩机的机械效率是十分重要的 , 本文结合多年的生产实践，对离心压缩机减小振动进行了分析和探讨。 
    1 　压缩机简介
　　透平空气压缩机作为空分设备配套的原料空气压缩机，进行多级等温压缩的压缩机。其结构大致包括：齿轮增速装置的压缩机本体、中间冷却器和油站部分。笔者结合 H 型压缩机的原理、结构及在生产实践中的应用进行了分析。
　　一般压缩机由同步电机驱动 , 带动增速器大齿轮及其两侧平行配置的从动小齿轮轴，轴的两端装着各自带动的叶轮在蜗壳内压缩空气。在压缩机本体下部设有 3 个中间冷却器，通过管道与压缩机本体连接。压缩机进口采用脉冲反吹自洁式过滤器，过滤空气中的机械性杂质。原料空气由脉冲反吹自洁式过滤器吸入，通过导叶机构调节流量后进入一级流道，分别经过一、二、三级压缩和三级中间冷却，再经过四级压缩后，进入空分系统。
　　压缩机各级轴承采用可倾五块瓦，周向均布，同电动机轴承一同进行强制供油，供油装置即油站由主、辅油泵组成并相互备用，油压低于 0.14MPa 报警，油压低于 0.07MPa 停车； 两台油泵运行，油压高于 0.23MPa ， 自动停一台油泵。油温控制在 40 ℃± 5 ℃。 
    2 振动分析
　　影响透平压缩机正常运行的内部和外界因素很多 , 透平压缩机的振动是压缩机设计制造、安装和运行管理的综合反映。结合我公司 3 台透平压缩机组几年来的运行情况和振动所造成的严重危害，对空压机振动大的原因进行了分析。
    2.1 　开车运行后的振动
    2.1.1 　启车影响
　　机组启动时，由于机组启动电流大，瞬间扭力也很大，造成电动机有移位感，而且在启动过程中，渡过喘振区是个不稳定的过程，振动明显起伏。
　　以我公司一台空压机为例，因为启车不规范，开机时进口导叶和刻度位置经常不一致，致使开机时，启动电流很大，甚至明显感觉有喘振现象，造成开机后振动很大，因此，多次启车影响压缩机的使用寿命，需要经常停机检修。 
    2.1.2 　频繁开停车影响
　　频繁开停车对机组振动也有影响。由于客观条件不允许或机械故障的影响，被迫一年中开停多次，使转子平衡被破坏。停车时会把积在转子上的尘土或其他氧化物不均衡地脱落，破坏了转子的平衡。
　　由于开停机瞬间很大的转矩对齿轮轴瓦及密封冲击磨损很大，虽然密封与轴配合在合格范围内，但会产生很大的轴向位移，总会对密封与轴的某一点产生磨损破坏，使密封或轴的表面光滑度下降，从而使振动加大，甚至损坏设备。 
    2.2 　轴瓦的影响
　　以前空压机经常使用的是滑动轴承两块瓦， 2000 年以后，对空压机滑动轴承进行了改造，在原空压机机体基础上对轴瓦进行了升级，采用可倾五块瓦，瓦块之间及瓦块与轴间油量增多了，虽然润滑、冷却性能变好了，密封性能却没有原滑动轴瓦好；但振动降低了，机械效率也大幅提高，目前已得到业界的认可。但缺陷是轴承温度和振动检测设备时常漂移跳跃，重新调校时仅凭经验，缺乏标准，使日常监测失灵，给操作工带来误判断。 
    2.3 　冷凝水的影响
　　空气中带有腐蚀性气体的冷凝水造成转子（尤其是 3 ～ 4 级）、气封、扩压器和碳钢空气管道等腐蚀严重，产生空气涡流的振动。管道氧化物的冲刷造成转子平衡破坏，振动激烈，因而被迫停车，此类事故已发生两次。
　　冷凝水的影响，特别是在潮湿的天气下，没有及时排出冷凝水，或疏水器故障，造成冷凝水不能排出，以致把水带入叶轮。造成振动加大，损坏设备。 
    2.4 　安装、检修不良引起的振动
    2.4.1 　对中不良，轴向位移造成振动值升高
　　各缸之间用联轴器联接传递运动和转矩，由于机组的安装误差、工作状态下热膨胀、承载后的变形以及机组基础的不均匀沉降等，有可能造成机组工作时各缸轴线之间产生不对中。不对中将导致轴向、径向产生交变力，引起轴向振动和径向振动，而且振动会随着不对中严重程度的增加而增大。
　　联轴器安装有误差、联轴器制造不平衡、联轴器端面偏差过大、弹性联轴器制造精度不够和柱销不等重等原因会造成联轴器故障。轴瓦间隙偏大、油膜涡动等原因是造成轴承缺陷的主要原因。
　　另外，轴向位移也会造成振动升高，以一台故障压缩机为例，原先在安装时电动机和大齿轮的同轴度完全根据设计要求来校正。按设计要求安装时，径向轴向误差一般允许在± 0.02mm 。机组运行一段时间后再测，测得轴向已变动，而径向的水平方向更是明显走动了 0.18 ～ 0.20mm 左右。这说明机器在对中后走掉的情况下运行，振动就会很大。
    2.4.2 　齿轮接触面不足
　　齿轮接触面不足，使齿轮偏载造成工频振动。透平机的转速很高，以一台压缩机为例， 1 ～ 2 级转速为 15200r/min ， 3 ～ 4 级为 19200r/min ，因而齿轮的精度要求也很高。保持较高的齿轮接触面很重要，在静态下检查齿轮接触面无法得到动态的实际接触情况，我们的做法是在静态下使接触面不低于 85% 。其中一台机组在检修时发现齿轮接触面差，一只新齿轮只运行两个多月就严重点蚀和大齿面剥落（一只大齿现价 30 万元）。机组振动很大，齿轮的损坏就呈恶性循环，难以挽救。 
    2.4.3 　转子动平衡不良
　　由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的转子静平衡、动平衡不良，这种原因引起的振动在试运之初，便会产生振动；长时间运行后，由于不平衡引起转子上不均匀结垢、介质中粉尘的不均匀沉积、介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损等原因引起的转子不平衡，表现为振动值随着运行时间的延长而逐渐增大；由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成的转子不平衡，表现为振动值突然升高。
    2.5 　油系统的影响
    2.5.1 　油膜振荡
　　油膜涡动引起的低频振动。轴承中的油膜在转轴和轴承间运行，起到传递平衡载荷和润滑冷却的作用，如轴承稳定性不好，会导致油膜半速涡动。我公司 3 台透平机转速为 19200r/min ，约在 10000 r/min 左右产生低频振动。低频振动产生与转子工作转速不合拍的激振力，对转子和轴寿命的影响程度超过工频振动的影响，它使转子振动总量增大，这历来被人们所禁忌。如低频值是工频值的 105% 时，就应引起重视。我们原有的机器低频值大于工频值的 5% ，已造成严重后果，轴瓦的锡基合金多次剥落（其实是撞落），被迫停机。 2 级转子运行了 13442h 后，振裂掉落一块约 1.5mm2 ， 3 ～ 4 级转子运行 11000h 后，轴头产生断裂。更换两根转子要花几十万元，还直接影响生产。
    2.5.2 　油质的影响
　　一次压缩机事故后，经过对油箱内油的检测，油质酸性增大，机械杂质增多，对密封腐蚀很大，造成密封或轴磨损加大，表面光滑度降低，从而使振动加大。
　　通过对一次空压机故障的检测，油检测数据见表 1 。
    因此必须搞好空压机的日常运行检测监测、维护与点检。特别留意做好日常空压机的油质化验检测。
    2.5.3 油压油温影响
　　必须控制压缩机油温在合理范围内。当油温过高不能控制时，及时清理酸洗油冷却器。建议在轴承供油管道上安装一调节油压油量阀门 , 用以控制轴承供油压力，并且将轴承与齿轮的供油分开。
　　油温高油粘度下降，在增速器内油泡沫增多，再加上回油不畅造成增速器内油位升高，斜齿轮转动时向一侧喷油，直接喷向轴承一侧，造成一侧轴承回油不畅，轴承内油压高，供油不均匀，致使轴承磨损不均匀，振动加大。
    2.6 机前过滤器的影响
　　我公司在使用自洁式空气过滤器前，空气中微小的灰尘颗粒不能被空压机过滤掉，特别是潮湿环境下的可溶性灰尘。随着空压机中间冷却及压力的提高，空气中水分逐渐减少，高压作用下，气流密度的提高 , 灰尘颗粒的体积百分比提高，并且叶轮上有拐角的地方流动性变差，这种可溶性的灰尘在高温高压下凝固在 3 、 4 级叶轮上，使叶轮动平衡遭到破坏，振动值达到 100 μ m 以上，不得不停机检修重新做动平衡。给安全生产及企业效益带来巨大损失。每年因此平均停机 2 ～ 3 次。用自洁式空气过滤器后虽然这种问题依然存在，但停机次数大大减少。以布袋式与自洁式空气过滤器相比，并且针对自洁式空气过滤器结构特点，为防止阻力进一步升高， 12000 机组将过滤器封闭，使之改变气流方向效果明显（见表 2 ）。 

    2.7 机后压力的影响
　　机后压力波动大，使压缩机负荷发生明显变化，振动加大。 
    3 减振措施
    3.1 采用不刮削或少刮削轴瓦
　　针对齿轮式压缩机，解决好三轴平行是根本，刮研轴承是关键，轴承如果没有刮研好，就会引起激烈的振动，缩短压缩机使用寿命。当然减速齿轮、轴承等损坏频率也会加快。
　　轴承传统刮削工作效率低，质量得不到保证，检修工人劳动强度大，效率低。采用不刮削或少刮削轴瓦，也就是说从整体提高加工精度，使椭圆轴承在大机床上加工成型，从而保证了透平机轴承的性能要求，也是消除油膜半波涡动的最好办法。消除半波涡动，机组的安全、稳定、长期运行得到了保证，从而保证生产，降低备件消耗，大大减少检修工时。
    3.2 确保高质量的安装水平
　　确保水平基础的稳定，并且安装轴承时，保障合适的过盈量等因素，起到重要的前提保证作用。只有在此前提下，安装好轴承与齿轮，高质量的安装水平，尽量减小装配误差。理论与实践已经证明：斜齿轮接触面应达到 85% ，而轴和轴承应达到线接触，以便形成一个润滑油的液体楔子，但必须是统一的前后联系传递，接触尽量均匀。
    3.3 采用可倾五块瓦轴承
　　轴承是引起振动的关键所在，透平机的轴承是解决三轴平行度（水平方向和垂直方向）和同轴度的根本。轴承若选得不当，会造成整机振动剧烈。
　　采用可倾五块瓦轴承可以保证轴的中心在任何时候不偏离，这样解决了轴在高速运转下的振动问题，使机组稳定的运转成为可能。轴承轴瓦也可以自动调节其倾斜度，以应对轴承负载在机组加载 - 卸载过程中的变化，使得轴承在机组负荷剧烈变化时也可从容应对。
    3.4 操作管理对振动的控制
    3.4.1 按规程启动压缩机
　　启动压缩机时，必须按规程、次序开启进口导叶，使启动过程迅速避开喘振区域，避免压缩机在危险区域运行，保障长周期运转。 
    3.4.2 控制好油系统
　　离心压缩机一般情况开车时各指标正常，振动值不大，在长周期运行中变化不大，也不能造成机组的振动加大。但油温控制不理想，就会造成机组振动加大，出现异常。油温作为开车连锁的条件之一，在正常运行中，油温的稳定也能保证机组安全、稳定、长期运行。
　　油温度控制在 40 ℃左右为最理想状态，因为回油温度一般在 50 ～ 55 ℃，通过冷却可达到理想的油温，操作工要根据天气的冷热，随时不断地调整油温，稳定油温，这样可使机组减少工频和低频振动。
　　另外，定时化验油脂，检查指标是否合格，可使机组振动减小，运行周期加长。 
    3.5 运行控制
　　利用缓冲系统或自动化程度、精确度较高的自动阀门，控制好机后压力，平稳的机后压力可减小振动。调整好 PID 参数，自动控制放散阀，减小机后压力波动。从而减小振动。 
    3.6 在进气口加装冲水结构
　　叶轮、管道和蜗壳结垢，使动平衡被破坏，进一步使机组振动加大，效率降低，严重时不得不停机检修。
　　措施：在进气口加装冲水结构，定期冲洗或检修时叶轮重做动平衡，保证机组良好的气动性能。以 2# 机组空压检修消除叶轮结垢运行为例，见表 3 ，进口温度均为 26 ℃。 
     表 3 消除叶轮结垢运行参数

    3.7 在线监测与及时进行故障诊断
　　进入 2000 年以后，我们陆续对 3 台透平压缩机配置了 DCS 微机监测系统，在线记录历史数据 , 动态监测机组的温度、压力、振动及流量等参数，用计算机进行数据采集和数据处理，实现了机组运行监测、信号处理、故障诊断以及机组历史资料管理等功能。
　　通过在线监测同时对历史数据的调用分析 , 观察历史运行参数变化 , 进行分析与故障预判断，及时采取措施进行调整，消除隐患，保障压缩机在正常参数范围内运行，是减小振动、延长使用寿命的关键所在。
　　结合频谱分析，对异常变化或逐步升高的数据进行分析研究，与压缩机结构、电源频率等固有的频率进行了对比分析，判断是否存在转子不平衡，轴承座松动，箱体、支座松动，油膜涡动，油膜振荡，气流脉动等故障。
    4 结论
　　通过长期的实践运行，证明以上措施的实施，使压缩机机组振动明显在可控的范围内，使机组传动效率提高，能耗进一步降低，大大延长了压缩机的使用寿命。一般的压缩机运行周期都在一年以上，仅仅做开盖检查。减少了大修的次数，间接地为企业创造了效益。