螺杆压缩机的振动分析

工艺与设备

2018·05

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Chenmical Intermediate

当代化工研究

螺杆压缩机的振动分析

＊韩忠明

（青海盐湖镁业有限公司 青海 816000）

摘要：本文通过对华北油田公司储运部的螺杆压缩机振动产生的原因进行分析，通过分析提出了相应的解决措施，使该机组的振动强度

下降到正常的范围之内，这样可保证了机组的安全运行，从而取得更好的经济利益和社会环保效果。关键词：螺杆压缩机；振动分析；改进措施

中图分类号：T 文献标识码：A

Vibration Analysis of Screw Compressor

Han Zhongming

(Qinghai Salt Lake Magnesium Industry CO., LTD., Qinghai, 816000)

Abstract ：This paper analyzes the causes of the vibration of screw compressor in the storage and transportation department of north China Oil

Field Company. Through the analysis, this paper puts forward corresponding measures to reduce the vibration intensity of the unit to a normal range, which can ensure the safe operation of the unit, and thus achieve better economic benefits and social environmental protection effects.

Key words ：screw compressor ；vibration analysis ；improvement measures

1.引言

随着华北油田原油的加工能力的提升，相关设备不断扩充，新设备的建设和投用，因此，尾气的排放也在逐渐增多。在炼油的时候原油经过各种炼油装置之后就会产生火炬的尾气，并且还含有颗粒性杂质。经过研究，要想确保含有颗粒的尾气正常运输，采用螺杆压缩机最为适用。但是螺杆压缩机存在一处问题，就是振动超标，因此，只要将振动超标这个问题完美解决，就可以保证尾气回收工作的正常运行。

研究者们的不懈努力，许多新型的负极材料被相继发现。像硅、锗、锡基材料，它们拥有高的理论比容量、良好的导电性能，具有潜在的应用前景。然而，此类材料在充电过程会形成Li X Si、Li X Ge合金化合物，导致材料体积发生剧烈膨胀，破坏电极材料的结构。为了解决体积膨胀问题，研宄者相继开发出碳包覆、电极材料纳米化等方法，并且取得了良好的效果。除了硅、锗、锡基材料以外，过渡金属氧化物／硫化物也有良好的储锂效果，它们的理论容量都要高于商业化的碳材料。作为过渡金属氧化物中一员，氧化铁已经得到了研究者们的广泛关注。相对于其他氧化物，氧化铁具有高的理论容量、价格低廉、无毒无污染等优点。但是，和其它氧化物一样，低的导电性以及体积膨胀效应限制了氧化铁在生产实际中的应用。碳包覆己经成为解决此类问题的主要方法，并且收到了不错的成效。

3.锂离子电池电极制造工艺

(1)筛粉、烘粉工艺。烘粉工艺流程：第一，正极。将正极材料放在烘箱140摄氏度恒温烘干8小时，同时还要抽真空120分钟，接着再烘干60分钟，抽真空30分钟。将烘干的正极材料放在50摄氏度的恒温烘箱进行保存。第二，负极。负极材料放在烘箱140摄氏度恒温烘干8小时，同时还要抽真空120分钟，接着再烘干60分钟，抽真空30分钟。将烘干的负极材料放在50摄氏度的恒温烘箱进行保存。

(2)配胶工艺。①正极：将粘结剂PVdF用NMP溶解，加入到含有锂盐的有机溶剂中，调制成正极浆料。②负极：将粘结剂PVdF用NMP溶解，与负极活性物质石墨或MCMB混合调制成负极浆料。

(3)匀浆工艺。①正极：将主料磷酸铁锂粉（90%以上）

与sp混合后放入匀浆机，搅拌40分钟（设置低速10r/min、高速100r/min），然后加入配胶搅拌15分钟（设置低速40r/min），二次加胶完成抽真空0.08Mpa，最后加入适量NMP。反转清泡60分钟（设置速度为30r/min），再一次抽真空0.08Mpa。②负极：将主料石墨碳粉（90%以上）与sp混合后放入匀浆机，搅拌40分钟（设置低速10r/min、高速100r/min)，然后加入配胶搅拌15分钟（设置低速40r/min），二次加胶完成抽真空0.08Mpa，最后加入适量NMP。反转清泡60分钟（设置速度为30r/min），再一次抽真空0.08Mpa。

(4)涂覆工艺。设定涂覆温度依次为100°、120°、 120°、110°。机器温度上升的同时用酒精或丙酮擦拭涂布钢辊、胶辊及刀辊；调整涂布机头上刀与辊的间隙；调整电极涂布量在合适范围内；预调整时用塞尺测试两边间隙一致且符合要求，微调时通过涂布机的千分表控制精度；每一个格0.001mm。涂布所需的各参数均通过触摸屏进行设定（温控除外）。涂布前检查NMP回收装置是否正常如有故障不可涂布。在涂布过程中应确保NMP回收装置正常工作，防止环境污染。

(5)碾压工艺。根据电极的要求依次穿过各辊，根据需要调整辊隙、松开位置、张力、校正等，并测试压力，确保测试后的厚度能满足试验表的要求技术参数，正确安装待压极片。轧制过程可根据保持连杆状态或单动状态的需要进行调整。

?【参考文献】

[1]柴丽莉,张力,曲群婷,郑洪河.锂离子电池电极粘结剂的研究进展[J].化学通报,2013,v.7604:299-306.

?【作者简介】

王广伟（1990-），男，贵州梅岭电源有限公司；研究方向：锂电池制造工艺。

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2.机组的结构和原理

(1)机组的结构

该机组属于单级喷水螺杆压缩机。其最重要的部件由阴、阳转子、外壳密封性、相关齿轮、外壳、联轴器等组成的。

(2)工作原理

螺杆压缩机具有一对阴、阳转子，阴、阳转子都具有螺旋齿槽且互相咬合，其外罩是密封的机壳，机壳中有进气孔和排气孔装置，这两个装置拥有一定的形状。两个转子的运动轨迹正好相反且同时旋转，当它们运动时，就会把两转子间的密封空间缩小，与此同时，空间中气体的压强变大，简单的说就是对转子之间的空气进行压缩，压缩的时候温度会相应的升高，所以需要水进行降温，之后含水份的气体进入分液罐，分液罐会把气体中的水份分离出去，气体送到下一个装置，水则被循环使用。

3.振动原因分析

在试运行的时候，发现了振动过大的问题，经过检测，得出振动最大值是14.1mm/s。按照通用的振动标准，一般参照API、ISO的标准，振动的最大值为7.4mm/s，停机时候的最大值为11.31mm/s，通过这两个标准值，我们不难看出，实际的振动值已经远远超过了标准值。要想分析出振动值超标的原因，需要从各个方面来剖析。

(1)复查机组。首先确认整个机组需要按照规定的图纸进行安装施工，并通过验收合格，在此基础上，对机组设备的安装是否对中整齐进行了非常严谨的复检工作，经过复检得出，各项指标都在安装要求规定的指标之内，因此可以排除设备没有对中找正的原因。

(2)管线的影响。分析机组振动超标的原因，其中一项就是对出、入口管线的影响进行分析。由于这方面原因产生的振动是无法避免的，我们只能通过别的方法将其振动降到最低。我们可以通过管线的走向进行分析，找到容易产生振动的位置加固，从而减少管线振动，同时降低机组的振动值。

(3)流量的影响。通过对压缩机排气量的测试来判断是否是流量引起振动的，经过进行测试可以得出，机组设备如果正常的运行，并且处于一个正常的条件下运行，对其振动值没有任何的影响。

(4)调试过程的影响。将同步齿轮间隙调整到一定值，做转子平衡实验，同步齿轮的啮合传动实现了螺杆压缩机的转动并做功。大、小两个齿轮组合而成了同步齿轮，大齿轮的构造由三部分组成，分别是薄齿轮、厚齿轮、轮毂组成；小齿轮和大齿轮不一样，它是一个整体的。整体的小齿轮安装在阳转子上，同时阴转子安装有大齿轮。在标准中心距离下，将两个转子的间隙位置调整到一定的距离，让大齿轮的厚齿圈和小齿轮相接触，同时薄齿轮向反方向旋转，进而将薄齿轮与小齿轮保持在一定的空隙中，同时对大齿轮进行设置，保证其在运转时不脱落和转子共同运转。经过测试得出，如果齿轮和转子在运转时，最终可以达到平衡的状态，那么我们可以排除转子与齿轮运动造成的振动超标。

(5)冷却水的影响。今天我们研究的螺杆压缩机拥有两种方式进水，这两种方式都可以对压缩的空气进行冷却。其中一种方式就是在进气口的位置进水，此处的进水方式和循环使用的管线连接，同时具备开机给水和循环水使用，开机给水是用来给介质冷却，或者在缺水的状态下进行补水工作；另一种进水方式是在出水口分液罐处进水，气、水混合

物通过分液罐可以将水、气分离开，就是通过分液罐分离出来的水循环使用，将分离水传送到压缩机顶部，直接喷洒在阴、阳两转子上，以供循环使用。通过表1可得出，压缩机的第一种进水方式产生的振动值符合标准值，但是第二种进水方式产生的振动值超出了标准值。

机组振动烈度（mm/s）

进水口流速逐渐增加时振动值

出水口流速逐渐增加时振动值

2.510.4

3.013.6

4.5

16.6

表1 冷却水流量逐渐增加机组振动的烈度

分析原因：在出水口分液罐的进水方式需要将分离出来的水，通过管线连接到机组的顶部，对两转子进行直接喷洒，但是由于两转子的运转速度很快，所以在喷洒时需要具备一定的压力，在这种压力的作用下，两转子受到的冲击力比较大，因此产生了振动超标的问题。

(6)分析频谱。通过上面的产生振动的因素排除之后，在现场对整个机组进行振动测试和分析，主要结果有以下几个方面：①分析振动频谱之后，当振动值过大时，其转速频率处在4倍频分量，如果转速频率处在其他倍数的频分量的时候，振动值很小。其原因就是螺杆压缩机的阴、阳转子的齿轮啮合不良造成的，造成这种情况的原因和设计、制造、安装都有关系。此外，分析振动的频谱图得知，没有发现机组设备的轴承、阴、阳转子、齿轮有动平衡的问题，和我们之前做的测试结果一样。②从测试的结果中还可以得出，由于混凝土基础非常牢固，所以振动值很小，但是压缩机的四脚底座位置强度小，有一个203HZ的固定频率在水平位置上，这和4倍频率的频分量的激振力很接近。此外，压缩机入口的膨胀节在运行时也会产生频率，并且固定不变，和4倍频率的激振力也很接近。因此得出，在水平方向产生振动最大的原因是由压缩机底座的固有频率、压缩机入口的固有频率和4倍频激振力，三个频率很接近从而造成了共振。

4.改进措施

（1）将压缩机脚下的底座进行相应的加固，提高其频率。（2）在压缩机入口处的膨胀节上加设一套带有配重的减震螺栓，通过减震螺栓的配重将其固有频率改变，从而避开共振的范围。（3）为减少循环水直接喷洒在阴、阳转子的冲击力，把循环冷却水由缸体喷洒改为从入口喷洒。 （4）在喷入口加设一个喷头，将循环水喷入缸体时更加的均匀。（5）首先机组设备的出口温度不能超过标准值，以此为前提条件，尽可能的让循环水的水量减少。

5.结束语

本文通过对螺杆压缩机产生振动的各方面原因进行细致研究和分析，得出了机组振动的两方面原因。一方面是循环水对阴、阳转子产生冲击力产生的振动；另一方面是压缩机底座的固有频率、压缩机入口的固有频率和4倍频激振力，三个频率很接近从而造成了共振，产生机组振动。分析出原因之后，得出了相应的改进措施，从而将机组振动的值降到标准范围内。

?【作者简介】

韩忠明（1988-），男，青海盐湖镁业有限公司；研究方向：振动分析。