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空压机的振动(原因)

2026-01-30


空压机振动本质是“力的不平衡传递”——运行中各部件的异常作用力(如离心力、冲击力、脉动压力)通过机体或管道传递,表现为机身摇晃、噪音增大,长期超标会导致地脚螺栓断裂、油气分离器芯破损等故障,其根源可分为六大类:

一、机械结构故障:核心部件失衡或磨损

机械部件是振动的主要发源地,尤其主机、轴承等核心组件的异常直接引发振动:

主机转子不平衡

根源:螺杆机阴阳转子制造时动平衡误差超标(标准≤5g・mm)、长期运行后转子齿面磨损/积垢(如油泥附着导致重心偏移)、转子轴承磨损导致轴心偏移;活塞机则因活塞磨损、连杆弯曲导致往复运动不平衡。

表现:振动值随转速升高而增大(离心力与转速平方成正比),如75kW螺杆机转速从2800r/min升至3000r/min,振动值从5mm/s骤升至8mm/s,同时伴随“周期性嗡鸣”。

案例:某工厂螺杆机因转子积垢(未定期清理),振动值超10mm/s,拆解后发现转子齿面附着0.5mm厚油泥,清理后振动恢复正常。

轴承磨损或安装不当

根源:主机轴承(多为深沟球轴承或圆柱滚子轴承)润滑不足(油位低、油质劣化)、安装时轴承游隙过大/过小(标准游隙0.02-0.05mm)、轴承内外圈与轴/轴承座配合过松(间隙>0.01mm)。

表现:轴承部位振动值显著高于其他部位(如机身振动6mm/s,轴承端达9mm/s),同时伴随轴承温度升高(超70℃)、“沙沙”摩擦异响;严重时轴承滚珠剥落,引发“金属撞击声”。

密封件或气阀卡滞

根源:螺杆机进气阀阀芯卡滞(油污堵塞)导致进气不均匀,气流冲击转子产生脉动冲击力;活塞机排气阀阀片磨损、弹簧失效,导致排气时气流“倒灌”,引发缸体振动。

表现:振动随加载/卸载周期波动(加载时进气阀打开,振动骤升;卸载时下降),如某活塞机因排气阀卡滞,加载时缸体振动达7.5mm/s,卸载后降至4mm/s。

二、安装与对中偏差:设备与基础匹配失衡

安装环节的误差会破坏力的平衡,导致振动放大,常见问题集中在“固定、对中、支撑”三方面:

地脚螺栓松动或受力不均

根源:安装时地脚螺栓未按扭矩紧固(如M16螺栓需80-100N・m扭矩,实际仅拧50N・m)、长期运行后螺栓松动(振动导致螺纹配合间隙增大)、基础地面不平导致机身倾斜(水平度超0.1mm/m)。

表现:机身整体振动,且振动方向以垂直方向为主(螺栓松动导致机身上下窜动),用扳手紧固螺栓后,振动值可下降30%-50%;若地面倾斜,还会伴随主机转子轴心偏移,加剧机械磨损。

联轴器对中不良

根源:电机与主机通过联轴器连接时,径向对中偏差超0.1mm(标准≤0.05mm)、角向对中偏差超0.1°(标准≤0.05°),导致转动时产生“附加弯矩”,传递至机身引发振动。

表现:振动值随负载增大而升高(负载越大,弯矩作用力越强),且联轴器部位振动蕞明显(如电机端振动7mm/s,机身其他部位5mm/s);严重时联轴器弹性垫磨损(1个月内需更换),产生“咔嚓”异响。

基础强度不足或老化

根源:混凝土基础厚度不足(如75kW空压机需基础厚度≥300mm,实际仅200mm)、基础内钢筋配置不足导致承载能力不够、基础长期受潮风化出现裂缝,无法吸收振动能量。

表现:振动在地面传播范围广(5米外仍能感受到地面震动),且机身振动与地面振动同步;加固基础(如增设钢筋网、浇筑混凝土)后,振动值可降低20%-30%。

三、管路系统问题:气流脉动与管道共振

压缩空气管路的异常会产生“气流冲击力”,并通过管道传递至空压机本体,形成连带振动:

管道支撑不足或间距过大

根源:管道支撑间距超标准(DN50管道支撑间距≤3米,实际达5米)、支撑支架松动、未安装减震器(空压机出口管道需设柔性接头),导致管道在气流冲击下摇晃。

表现:管道振动与空压机振动同步,且靠近空压机的管道振动蕞剧烈(如出口管道振动8mm/s,机身6mm/s);严重时管道法兰密封垫破损,出现漏气。

气流脉动与管径突变

根源:空压机加卸载时气流压力骤升骤降(从0.2MPa升至0.8MPa仅需2秒)、管道管径突变(如DN50突然变DN25未设渐缩管),导致气流在管道内产生“涡流冲击”,形成脉动压力。

表现:振动随加卸载周期周期性变化(加载时气流冲击大,振动高;卸载时低),且管道内有“气流啸叫声”;安装气流缓冲器(如在管径突变处增设稳压罐)后,振动可降低40%。

管道与设备共振

根源:管道固有频率(由管径、长度、材质决定)与空压机运行频率(如螺杆机主机频率50Hz)接近(偏差≤5Hz),引发共振,放大振动幅度。

表现:特定工况下振动骤升(如空压机转速3000r/min时,振动从5mm/s升至9mm/s),调整转速(如变频机降至2800r/min)后振动立即下降。

四、电机运行异常:驱动源振动传递

电机作为动力源,其自身异常会直接传递振动至空压机,常见问题包括:

电机转子不平衡

根源:电机转子制造动平衡误差大、转子绕组短路导致重心偏移、电机风扇叶片磨损/变形。

表现:电机端振动值显著高于主机端(如电机7mm/s,主机5mm/s),且振动频率与电机转速一致(如1500r/min电机,振动频率25Hz);拆解电机可见转子绕组局部过热变色。

电机定子绕组故障

根源:定子绕组匝间短路(绝缘层破损)、三相电流不平衡(偏差超10%),导致电机电磁力不平衡,产生“电磁振动”。

表现:振动伴随电机发热(定子温度超80℃)、电流波动(某相电流比额定值高20%);用兆欧表检测,绕组绝缘电阻<0.5MΩ(标准≥0.5MΩ)。

五、负载与运行参数波动:工况不稳定引发振动

空压机运行参数的异常波动会导致负载不稳定,产生附加冲击力:

频繁加卸载

根源:用气负荷波动大(如间歇用气)、储气罐容积过小(不足空压机10倍排气量),导致空压机每小时加卸载超8次(标准≤6次),加载时进气阀突然打开,气流冲击主机。

表现:振动在加载瞬间骤升(如从5mm/s升至8mm/s),卸载后恢复;增大储气罐容积(如从5m³增至15m³)后,加卸载次数降至3次/小时,振动稳定。

排气压力过高或过低

根源:排气压力设定超主机额定压力(如额定0.8MPa,设为1.0MPa),导致主机压缩负荷增大,转子受力不均;压力过低(<0.5MPa)则使主机处于“轻载不稳定”状态,振动加剧。

表现:压力超额定值时,主机振动随压力升高而增大(0.8MPa时5mm/s,1.0MPa时7mm/s);压力过低时,振动伴随“不规则杂音”。

六、共振问题:系统固有频率与激励频率耦合

共振是振动放大的“隐形推手”,当空压机或管路的固有频率与外部激励频率(如电机转速、气流脉动频率)接近时,振动幅度急剧增大:

机身共振

根源:空压机机身固有频率(由材质、结构决定)与主机转子激励频率(转速/60)接近,如3000r/min主机激励频率50Hz,机身固有频率48Hz,偏差2Hz,引发共振。

表现:振动值远超正常范围(如达12mm/s),且改变转速(如变频机降至2800r/min,激励频率46.7Hz)后,振动立即降至5mm/s。

基础共振

根源:混凝土基础固有频率与空压机运行频率接近,导致基础振动放大,并反馈至机身。

表现:地面振动与机身振动同步,且在特定转速下(如2900r/min)振动骤升,加固基础(如增加配重)改变固有频率后,共振消除。

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