离心式空压机三级振动高的原因分析及处理

1.离心式空压机三级振动高的现状与危害

1.1 行业应用现状

在化工、电力、冶金等行业中，离心式空压机的应用广泛，其三级振动高问题呈现明显场景特征，电力企业空压机在夏季高负荷时段三级振动超标的频次显著增加，化工企业设备连续运行 1000-2000 小时后三级振动普遍升高；对于这类问题，当前行业内多用到的是临时降负荷运行以及更换润滑油等应急措施，未从根源排查解决问题，导致振动现象反复出现。尽管一些企业安装了在线振动传感器，但数据仅用于超标报警，缺乏对振动频谱、工况关联的深度分析，无法实现故障精准定位[1]。

1.2 主要危害

三级振动高对设备、生产及安全均构成严重威胁，设备层面，长期高振动会加快三级轴承磨损速率，导致转子轴颈划伤，严重时还会引发叶轮裂纹，缩短核心部件使用寿命；生产层面，振动超标会触发设备停机保护，造成压缩空气供应中断，进而影响下游关键工序，如化工反应的气源稳定、电力设备的冷却系统运行；安全层面，三级密封件易因振动失效，可能导致压缩气体泄漏，若介质含可燃成分，将增加火灾、爆炸等安全事故的发生风险[2]。

2.离心式空压机三级振动高的原因分析

2.1 结构因素

结构因素具体包括转子不平衡、轴承故障、轴系不对中与密封件异常，是引发三级振动高的核心原因。其中，转子不平衡多因三级叶轮制造时材质不均，或运行中叶片磨损、结垢导致质心偏移，振动特征表现为频谱中出现与转子转速同步的基频分量（1X），且振幅随转速升高而增大；轴承故障中，滚动轴承的滚珠磨损、滚道剥落会使频谱中出现外圈故障频率、内圈故障频率等特征频率，滑动轴承则因油膜厚度不足或油膜振荡，在转速达到 2 倍临界转速时出现强烈低频振动；轴系不对中涵盖三级转子与二级转子的平行不对中、角度不对中及联轴器安装偏差，会产生 2X 频率的振动分量，同时伴随轴向振动加剧与轴承温度升高；密封件异常方面，迷宫密封间隙过大会使气流反流引发气流激振，频谱中出现 0.5X-0.8X 的低频分量，浮环密封卡涩则导致密封间隙不均，产生周期性振动且振幅随压力升高而增大。

2.2 运行因素

运行过程中的工况波动、润滑油问题与喘振现象，将进一步加剧三级振动。工况波动主要表现为进气与排气参数变化，进气温度升高、压力骤降会导致三级压缩比异常，气流脉动加剧，下游用气量突变引发的排气压力频繁变化，同样会触发气流激振；喘振现象多因三级压缩比过高、进气流量低于最小喘振流量，导致气流在三级叶轮内周期性倒流，其振动特征为低频强振动，伴随明显气流噪声，振动值随喘振周期波动；润滑油问题包括油量不足与油质劣化，滑油泵供油量下降使三级轴承油膜无法形成稳定支撑，出现干摩擦振动。油质劣化（黏度降低、含杂质）则导致三级轴承润滑不良，摩擦振动增大[3]。

2.3 维护因素

检修缺陷与维护不当会为三级振动高埋下隐患，检修质量缺陷则体现在安装误差与零件选配不当，更换三级轴承时轴承座找平偏差超差会导致轴系不对中，更换的三级联轴器弹性元件刚度不匹配，无法缓冲振动传递，进一步放大振动问题；定期维护不到位表现为未及时清理与检查间隙，如化工企业压缩空气中含粉尘、油污，易导致三级叶轮叶片结垢引发转子不平衡，长期运行后未检查三级转子与壳体的径向间隙，会使间隙增大引发气流扰动。

3.离心式空压机三级振动高的处理策略

3.1 振动诊断流程

3.1.1 数据采集

数据采集需科学布置传感器与记录信息，传感器布置上，将加速度传感器安装在三级轴承座垂直、水平、轴向三个方向，采样频率设为转子转速的 10-20 倍，确保捕捉全频段振动特征；数据记录上，连续采集 24 小时振动数据，同步记录进气温度、压力、润滑油黏度、供油量等工况信息，为后续关联分析提供数据支撑。

3.1.2 数据分析

数据分析通过多维度方法定位故障，时域分析提取振动峰值、有效值，对比行业标准阈值（如径向振动 ⩽4.5mm/s ）判断超标程度；频域分析通过频谱图识别主导频率分量，如 1X 分量指向转子不平衡、2X 分量指向轴系不对中、特征频率指向轴承故障；故障树验证结合频率特征与工况数据，排除非关联因素（如振动无 1X 分量则排除转子不平衡），最终确定振动高的根本原因[4]。

3.2 针对性处理措施

3.2.1 结构问题处理

对结构问题的处理，需精准修复核心部件，转子不平衡时，采用动平衡机对三级转子进行现场动平衡校正，去除叶片结垢或更换磨损叶片，确保质心偏差符合设计要求；轴承故障时，更换失效轴承，确保轴承游隙、预紧力符合设计要求，滑动轴承需重新调整油膜厚度（如巴氏合金轴承油膜厚度控制在 0.15-0.3mm ）；轴系不对中时，使用激光对中仪调整三级转子与二级转子的同轴度，修正联轴器安装偏差，使径向偏差 ⩽0.02mm 、角偏差 ⩽0.05mm/m ；密封件修复时，更换磨损的迷宫密封片，调整浮环密封间隙，保证密封效果稳定。

3.2.2 运行问题处理

面对运行问题，需做好工况优化与保障润滑，工况优化通过自动控制系统稳定进气压力，如合理调节下游用气量，防止排气压力频繁波动，增设进气稳压罐避免压力骤降；润滑油系统改进，需更换符合黏度等级的润滑油（如 ISOVG46 或 VG68 空压机油），清洗润滑油过滤器，检查润滑油泵工作状态，确保供油量充足，避免油膜不稳定；为实现对喘振的有效管控，要在三级进气口增设防喘振阀，设定最小流量保护值，当接近喘振工况时自动打开阀门补充进气，消除气流倒流。

3.2.3 维护体系完善

对检修质量的控制，需制定三级部件安装规范，明确轴承座找平误差⩽0.1mm/m 、联轴器对中误差的允许范围，检修后进行 2 小时空载、4 小时带载振动测试，验证振动值达标后方可投入运行；为形成完善的维护体系，需制定规范计划与管控检修质量，定期维护计划方面，每 500 小时检查三级叶轮结垢情况，每 1000 小时检测轴承振动与温度，每 2000 小时进行轴系对中检测。

3.3 预防措施

3.3.1 搭建在线监测系统

搭建在线监测系统实现实时预警，安装振动、压力、温度一体化监测装置，将传感器布设在三级轴承座、机壳关键位置，设置振动、温度超标预警阈值（如振动超 4.0mm/s 、温度超 70% 报警），实时跟踪三级振动变化趋势，避免故障扩大化。

3.3.2 预测性维护

以历史数据为依据开展预测性维护，整合三级振动历史数据与故障案例，建立振动劣化模型，通过 AI 算法（如神经网络）分析振动趋势，提前预测潜在故障，如根据轴承振动特征频率变化预测轴承剩余寿命，在故障发生前制定维护计划，减少非计划停机。

结束语：

综上，离心式空压机三级振动高的原因与结构、运行、维护多维因素息息相关，为解决这类问题，需通过科学诊断流程定位根源，再针对性修复结构缺陷、优化运行工况、完善维护体系，同时依托在线监测与预测性维护实现提前防控。希望通过本文的探究，能够为化工、电力、冶金等行业空压机运维提供技术参考。

参考文献：

[1]陆赛，闫迪飞，李野然.离心式空压机轴承振动升高原因分析及治理[J].设备管理与维修，2023，（10）：70-71.

[2]常会正，张玉环.离心空压机喘振及控制分析[J].冶金管理，2021，（17）：53-54.

[3]吕文浩，鲁悦，刘云龙.离心式空气压缩机喘振故障分析与控制预防[J].科学技术创新，2020，（26）：195-196.

[4]宛家盛.离心式空压机在化工企业应用中的常见故障及预防措施[J].化工管理，2020，（14）：140-141.