螺杆压缩机的振动诊断及防振研究

Everley

　　引言
　　螺杆压缩机在相关领域的生产活动中发挥着重要的作用，要想保证企业生产工作顺利开展，生产工艺流程安全、稳定进行，就必须保证螺杆压缩机的正常运转。振动情况是螺杆压缩机工作过程中经常出现的问题之一，因此，相关工作人员需要在螺杆压缩机运转过程中加强对设备运行情况的监控，对振动情况进行分析和诊断，查明振动故障的原因，进而采取有效的措施，消除振动并预防振动情况再次发生。

　　1 螺杆压缩机的结构及工作原理
　　压缩机的阴、阳转子水平且平行配置在气缸体内，在阴、阳螺杆转子上的排气端外侧装有止推轴承，承受由吸入和排出压力差而产生的轴向推力，在吸入侧和排出侧的轴承与螺杆转子间设有轴封装置，以防止轴承润滑油漏入气缸和气缸内气体向外泄漏。在阴、阳螺杆转子吸气端外侧均设有同步齿轮，其速比与螺杆转子速比相等，依靠轴承支撑和同步齿轮厚薄片的调整使阴阳转子间、转子外圆与气缸体间及转子端面与气缸端面间均保持极小间隙。为了减少气体从二转子间和转子与壳体间的泄露，在压缩机运行时向工作腔内喷进一定数量的润滑油，在提高气密性的同时润滑齿面，降低排气温度和噪声。

　　螺杆压缩机是一种容积式压缩机，其工作原理与往复式压缩机的工作原理基本相同。在实际工作中，螺杆压缩机内部的一对阴、阳转子相互啮合，同时按照一定传动比旋转，在旋转过程中使设备容积发生周期性变化，进而吸入、压缩和排出介质的过程。螺杆压缩机内部的气体流动方向如图1所示，吸气口及排气口两者几乎成对角线，但实际的进气和排气方向为上进上出，螺杆压缩机的压力比取决于螺杆的长度和外形以及排气口的形状。

　　2 螺杆压缩机振动原因分析
　　某企業生产现场共有3台火炬气回收螺杆压缩机并联设计，原设计3台同时运行可回收现场2个气柜的低压管网瓦斯气，但在当前生产情况下，运行两台压缩机回收一个气柜时收付量基本保持平稳，3台压缩机同时开启时由于后段处理能力限制的原因造成排气管网压力报警，因此无法使3台压缩机同时长周期运行，造成其中一台压缩机频繁启、停，当现场3台压缩机同时运行时机组振动超标，最大的振动速度为11.8mm/s，方向位于压缩机入口端轴承的水平方向。

　　由于螺杆式压缩机内部转子运动和啮合过程与齿轮传动过程基本类似，所以在诊断螺杆压缩机振动原因时可以仿照齿轮运动振动原因的诊断方法进行诊断。螺杆压缩机运行过程中，阴阳转子的啮合频率约为198Hz，阴阳转子的运动频率分量越大，则越可能导致螺杆压缩机的阳、阴转子齿轮啮合不良进而产生振动。而啮合频率分量过大的主要原因与产品的设计、制造、装配等环节有关。考虑到生产现场两台机组同时运行时，螺杆压缩机的振动情况在允许范围内，而振动情况较为明显的情况只发生其中3台机组同时运行的时候，故推测振动大的原因可能为3台机组同时运行时的实际工况与设计不匹配，进而导致压缩机入口压力波动，使压缩机入口的气量发生变化，最终引起压缩机入口气流脉动，导致压缩机机组振动。

　　3 螺杆压缩机的防振措施
　　3.1临时措施方案
　　如果螺杆压缩机正处于工作状态且振动情况较为剧烈。此时可采取临时防振措施。第一，在压缩机出口单向阀后安装阻尼减震器，安装方向为管道的水平方向;第二，在冷却器出口处安装防振管卡，防振管卡是由扁钢制成，安装时需要在管卡与管道之间加垫一定厚度的石棉橡胶垫，进而增加管卡的稳定性，安装方式如图2所示;第三，在冷却器出口到分离器入口的弯管处增设可变弹簧支架，根据JB/T8130.2，可选用弹簧型号为TD30F10，形式为F型的可变弹簧架，安装简图如图3所示。

　　3.2彻底解决措施方案
　　在压缩机的检修期，进行彻底的处理。在厂房内找出足够空间将气液冷却器移位，增大其与分离器的距离，将其基础由钢结构改成由地面生根的混凝土基础，其高度不变。气液冷却器混凝土基础与二层钢平台楼板之间留出空隙，避免共振。冷却器移位后，其入口管和压缩机的出口管线之间管路方向由2个变为3个，这样增加了冷却器入口管道的柔性，管道距离的增大，使压缩机的出口管道应力得以释放。同时在出口止回阀后设置防振管卡，提高管路的稳定性。冷却器出口管线处增设防振管卡，防振管卡应由扁钢制成，在管卡与管道之间加垫3mm石棉橡胶垫，以增加管卡的紧固性。

　　结语
　　通过分析螺杆压缩机的振动原因和主要防振措施，可以在螺杆压缩机发生振动情况时对其进行有目的的检查和诊断，进而采取有效的处理措施，降低压缩机的振动频率，使其恢复正常工作，最终保证生活的有序进行，为相关企业提高生产效率和经济效益。

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