石油化工转动设备的振动故障分析及处理

中图分类号：TE65 文献标识码：A

引言

石油化工转动设备长期处于高温、高压、腐蚀性介质的高负荷工况，振动是其运行状态的核心反映。当振动幅值超阈值时，会导致轴承发热、轴系变形，甚至引发介质泄漏、管路断裂等安全事故。传统事后维修模式成本高、风险大，随着装置向大型化发展，亟需建立预警、诊断、处理的一体化管理体系，因此分析振动故障成因与优化处理方法，对保障装置长周期运行至关重要。

1 振动故障的主要成因

1.1 机械失衡

转子质量中心与旋转中心偏差，高速旋转产生离心力引发振动，分两类：一是静失衡。静止时重心偏离旋转轴，径向振动随转速升高而增大，频率与转速一致，多因介质黏附或部件脱落导致。二是动失衡。旋转时质量偏心存在轴向相位差，径向与轴向同时振动，幅值随转速非线性增长，常见于长轴类转子加工误差或变形。

1.2 装配偏差

安装精度不足导致振动，核心是对中与间隙问题。一是轴系对中偏差。联轴器径向、角偏差或综合偏差， 引发径向振动，伴随联轴器异响、轴承升温。二是轴承间隙异常。安装过盈量不当或润滑不良导致间隙异常， 径向振动幅值波动大，频谱出现2 倍频、3 倍频谐波，严重时轴承卡滞。

1.3 部件磨损

关键部件渐进性磨损引发振动，幅值随磨损加剧增大。一是轴承磨损。滚珠、滚道磨损产生高频冲击振动，伴随温度升高、异响。二是密封摩擦。机械密封贴合不良或杂质摩擦，轴向振动增大，频率与转速相关，可能伴随泄漏。三是齿轮磨损。齿面磨损导致啮合间隙增大，振动含齿轮啮合频率及谐波，幅值随负载波动，伴随齿轮箱异响。

1.4 工况扰动

工艺参数波动导致设备受力失衡，一是介质参数波动。流量、压力、黏度突变，流场紊乱引发振动，幅值与工况同步波动，含流体脉动频率。二是外部载荷变化。管路背压变化或基础附加载荷，设备受力不均，振动无固定频率，幅值随载荷增大升高。

1.5 结构共振

设备或附属结构固有频率与激发频率重合，振动幅值骤增。一是设备本体共振。转速达设备固有频率时整体剧烈振动，特定转速区间幅值骤升，常见于轻量化设备。二是管路、设备共振。管路与设备频率耦合，连接部位振动显著，伴随管路位移、接口泄漏，多因管路支撑不足。

2 振动故障的处理策略

2.1 针对机械失衡的处理策

机械失衡故障的核心是修正转子质量分布，处理需结合失衡类型与设备结构，常用方法包括：一是静失衡处理。对小型转子，采用离线动平衡机进行平衡校正，去除转子上的多余质量或添加平衡配重；对大型转子，可采用在线动平衡技术，在设备不停机状态下，通过传感器采集振动信号，计算不平衡量并添加配重，减少停机时间。二是动失衡处理。对长轴类转子，需进行多面平衡校正，在转子两端分别添加配重，修正径向与轴向的质量偏心，平衡后需重新检测振动信号，确保振动幅值降至设备允许阈值以下。

2.2 针对装配偏差的处理策略

装配偏差故障的处理核心是修正安装精度，需结合偏差类型进行针对性调整，避免二次偏差。一是轴系对中偏差处理。采用激光对中仪等高精度设备，重新校正电机与设备的联轴器对中精度，调整电机底座垫片厚度或设备位置，确保径向偏差、角偏差符合设备技术要求；对柔性联轴器，需检查弹性元件是否老化损坏，必要时更换联轴器，避免因元件失效导致对中偏差复发。二是轴承间隙异常处理。拆解轴承组件，检查轴承磨损情况，若磨损轻微，可通过调整轴承端盖垫片厚度修正间隙；若磨损严重，需更换同型号、同精度等级的轴承，安装时需采用加热装配确保过盈量合理，安装后需手动转动转子，检查是否存在卡滞，同时加注合适型号的润滑脂，保障润滑效果。

2.3 针对部件磨损的处理策略

部件磨损故障的处理核心是更换失效部件与优化运维，需结合磨损程度选择维修或更换，同时预防故障复发。一是轴承磨损处理。若轴承磨损轻微，可通过补充或更换润滑脂缓解磨损；若磨损严重，需立即停机更换轴承，更换后需进行跑合试验，确保轴承运行稳定。二是密封与齿轮磨损处理。机械密封磨损需更换动静环、辅助密封圈，更换时需确保密封面清洁、平行度符合要求，同时检查密封腔杂质情况，必要时清理密封腔或加装过滤器；齿轮磨损需根据磨损程度选择修复或更换齿轮副，更换后需检查齿轮啮合间隙，确保符合设计要求，同时加强润滑管理，避免因润滑不足导致磨损加剧。

2.4 针对工况扰动的处理策略

工况扰动故障的处理核心是稳定工艺条件与优化设备适配性，需结合工艺调整与设备改进，从源头消除扰动因素。一是介质参数稳定。通过调整工艺控制系统，稳定介质流量、压力、黏度，避免参数剧烈波动；对易气蚀的泵，可提高入口液位、降低入口管路阻力，或选用抗气蚀性能更强的泵型，消除气蚀导致的振动；对介质含杂质的设备，可在入口管路加装高精度过滤器，定期清理杂质，避免杂质引发的摩擦振动。二是外部载荷控制。检查设备出口管路是否存在堵塞、阀门卡滞，及时清理管路或维修阀门，降低背压波动；对受外部振动传递影响的设备，可在设备基础与地面之间加装减震垫，或优化相邻设备的运行时序，避免振动叠加。

2.5 针对结构共振的处理策略

结构共振故障的处理核心是避开共振频率与优化结构刚度，需通过调整频率或增强结构稳定性，消除共振耦合。一是避开共振频率。对设备本体共振，若共振转速在设备正常运行转速范围内，可通过调整转子转速，使运行转速避开共振区；若转速无法调整，可通过在设备壳体添加配重块、加强筋，改变设备固有频率，避免与激发频率耦合。二是优化结构刚度。对管路-设备共振，需检查管路支撑情况，增加管路支架数量、优化支架位置，提高管路固有频率；对设备基础共振，可加固基础，或在基础与设备之间加装弹性减震装置，减少共振传递，同时调整管路与设备的连接方式，降低管路对设备的振动影响。

3 结束语

石油化工转动设备的振动故障成因复杂，涉及机械、装配、工况、结构等多维度因素，需通过基础检测、信号分析、综合诊断的系统化方法，精准定位故障源头，再结合故障类型选择针对性处理策略，才能实现高效解决故障、避免复发的目标。未来，需进一步推动诊断、处理、运维的一体化整合，通过智能化监测提前预警故障，结合模块化维修快速处理问题，同时优化设备设计与工艺适配性，从源头降低振动故障发生率，为石油化工装置的安全、长周期运行提供更坚实的保障。

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