PTA空壓機(jī)組膨脹機(jī)新背板的現(xiàn)場組裝工藝

潘宇昌

（南京揚(yáng)子檢維修有限責(zé)任公司,江蘇 南京 210048）

揚(yáng)子石化PTA三裝置空壓機(jī)組2006年投入運(yùn)行,其中膨脹機(jī)回收裝置中的高溫高壓氧化尾氣膨脹做功，為壓縮機(jī)提供部分能量。膨脹機(jī)在2008年大修中發(fā)現(xiàn)背板變形嚴(yán)重，且投入運(yùn)行后氣封泄露嚴(yán)重采取了更換新氣封、背板機(jī)加修復(fù)等措施，但都未能根本解決問題。2010年大修中予以更換新型結(jié)構(gòu)背板，徹底解決了背板變形、氣封泄漏問題。

1 設(shè)備運(yùn)行、檢修概況

PTA三裝置空壓機(jī)組膨脹機(jī)屬三段齒輪式結(jié)構(gòu)，反應(yīng)尾氣依次在三級渦殼中膨脹作功，帶動渦殼中的葉輪轉(zhuǎn)動。1、2級葉輪共用一小齒輪軸，3級單獨(dú)使用一小齒輪軸，兩小齒輪軸同時帶動大齒輪輸出軸作功率輸出。該設(shè)備自運(yùn)行以來，氣封一直存在泄漏，同時在2008年檢修中發(fā)現(xiàn)背板已變形。從檢修角度分析可知：該背板作為氣封安裝的定位基準(zhǔn)，背板變形必然導(dǎo)致氣封間隙分配不均，進(jìn)而引起密封氣泄漏；而背板變形則是因為高溫尾氣膨脹作功時，渦殼、背板均受熱膨脹，但兩部件由于外形尺寸的較大差異，膨脹量各自不同，產(chǎn)生脹差。該背板與渦殼使用了止口定位形式，即這兩相連構(gòu)件間存在相互限制、約束，因此兩者間脹差導(dǎo)致金屬內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力[1]。機(jī)組反復(fù)啟動、停機(jī)形成的交變熱應(yīng)力，導(dǎo)致了部件的塑性變形。

2 新背板結(jié)構(gòu)及組裝難點(diǎn)分析

2.1 新背板結(jié)構(gòu)

針對以上問題，在2010年大修中，更換了新型結(jié)構(gòu)的背板，重點(diǎn)將背板與渦殼的定位方式由之前止口定位更改為了滑銷定位。該四件徑向滑銷在保證渦殼與背板周向定位的同時，并不限制背板與渦殼在直徑方向上的相對滑動，即允許兩部件受熱后產(chǎn)生相對漲差。

另背板通過滑銷系統(tǒng)定位安裝在齒輪箱體上，背板背部各有橫銷及縱銷，保證背板的膨脹收縮。

2.2 組裝技術(shù)難點(diǎn)

如前所述，舊背板由于熱應(yīng)力產(chǎn)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致背板滑銷長期受剪切力、擠壓力的作用，造成滑銷及齒輪箱體上的滑槽變形損壞。因此新背板組裝必須先重新找出其定位基準(zhǔn)，以便在齒輪箱體上加工制作新的定位滑槽。

新背板作為單獨(dú)改造的部件，需要在現(xiàn)場找出它與各相關(guān)部件的定位基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)試組裝，這屬于設(shè)備制造的繼續(xù)。具體到組裝的過程控制，常規(guī)檢修中無需拆裝的背板，在廠家技術(shù)手冊中缺乏相應(yīng)的組裝數(shù)據(jù)要求，這正是此次新背板組裝的技術(shù)難點(diǎn)。

3 組裝技術(shù)要求

3.1 膨脹機(jī)氣封間隙標(biāo)準(zhǔn)

膨脹機(jī)氣封座安裝至背板內(nèi)孔中，因此氣封與軸頸的配合間隙需通過背板的徑向位置調(diào)整來保證。間隙標(biāo)準(zhǔn)參見表1。

表1 氣封間隙標(biāo)準(zhǔn)

3.2 膨脹機(jī)渦殼葉輪配合間隙標(biāo)準(zhǔn)

膨脹機(jī)渦殼通過背板安裝至齒輪箱體，因此渦殼與軸系葉輪的配合間隙需通過背板的軸向位置調(diào)整來保證。間隙標(biāo)準(zhǔn)參見表2。

表2 渦殼葉輪配合間隙標(biāo)準(zhǔn)

4 現(xiàn)場組裝方案

4.1 背板徑向位置調(diào)整，控制氣封間隙

在現(xiàn)場制定了兩個方案，方案1：制作假軸，軸頭架表，頂絲動態(tài)調(diào)整背板位置。此方案雖然能作到動態(tài)監(jiān)測內(nèi)孔間隙，易控制背板與軸的對中度，但對制作的假軸精度要求高，同時檢修工期長，故決定采取方案2。方案2：拆卸氣封座的情況下，用內(nèi)徑千分尺測量軸與配合面距離，計算各方向調(diào)整量，反復(fù)調(diào)整。具體調(diào)整步驟如下：

﹙1﹚測量新背板與氣封座原始配合間隙，參考?xì)夥庾试S偏差，計算得出氣封間隙可能的最大超標(biāo)量。背板內(nèi)孔與氣封座沿軸向共有三道配合面，對各內(nèi)孔內(nèi)徑及氣封座外徑尺寸分別測量計算出其中最小配合間隙為0.09 mm。

而尾透說明書對此道氣封的間隙要求為：上：0.85 mm～0.95 mm；下：0.05 mm～0.15 mm；左：0.48 mm～0.52 mm；右：0.48 mm～0.52 mm；

可見0.09 mm相對與氣封可能的最小間隙0.90 mm,是可以容忍的，不足以引起氣封磨損。

﹙2﹚氣封座拆除下線的情況下，背板首次安裝上線，以軸為基準(zhǔn)粗調(diào)中心后，使用內(nèi)徑千分尺寸量取背板內(nèi)孔配合面與軸的距離，取圓周方向共四點(diǎn)位置。

﹙3﹚高低方向以測量所得距離計算出托架下所需調(diào)整墊片的厚度。調(diào)整過墊片后再行復(fù)核，反復(fù)調(diào)整。

﹙4﹚以背板粗調(diào)中心測得的橫向配合面距離，計算出所需調(diào)整量。架表監(jiān)控，用頂絲將背板橫向調(diào)整到對中位置。

﹙5﹚待背板內(nèi)孔與軸系完全對中后，側(cè)面架兩塊百分表監(jiān)控，保證背板在下一步驟的軸向位置調(diào)整過程中無橫向位移。

﹙6﹚最終背板組裝到位后，測量所得氣封間隙均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

4.2 背板軸向位置調(diào)整，控制葉輪與渦殼軸向間隙

渦殼與葉輪軸向間隙在現(xiàn)場通過塞尺直接測量無作業(yè)空間，且多點(diǎn)測量數(shù)據(jù)欠缺精度。對設(shè)備結(jié)構(gòu)仔細(xì)分析后我們制定了推軸法測量，具體步驟如下：

﹙1﹚臨時安裝渦殼，以葉輪為基準(zhǔn)，調(diào)整葉輪與渦殼對中度達(dá)到要求后，緊固渦殼與背板連接螺栓。

﹙2﹚參見圖1在安裝止推軸承的情況下，使用液壓頂將軸推至渦殼側(cè)。測量此時齒輪端面與齒輪箱殼體間隙X=105.42 mm。

圖1 1、2級軸系葉輪—渦殼間隙測量方法示意圖

﹙3﹚拆卸止推軸承，使用液壓頂將軸推至少葉輪與渦殼接觸為止。測量此時齒輪端面與齒輪箱殼體間隙X′=103.17 mm。

﹙4﹚計算如下，渦殼與葉輪間隙為：X-X'=105.42 mm-103.67 mm=1.75 mm而要求為2.80 mm～2.90 mm：可知渦殼與背板需要整體向前推進(jìn)1.05 mm～1.15 mm。

﹙5﹚在背板背后兩端架百分表，保證背板平行前移動。使用液壓頂將背板整體推進(jìn)1.10 mm，同時監(jiān)控在調(diào)整背板軸向位置時無橫向偏移。

﹙6﹚最終背板組裝到位，測量渦殼與葉輪軸向間隙，均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

5 結(jié)論

此次背板改造的重點(diǎn)在于將背板與渦殼原先的止口定位更改為滑銷定位，有效的解決了由于漲差引起的背板變形問題。調(diào)試組裝過程中新背板的重新定位是難點(diǎn)所在，我們通過逆向思維，以控制最終的氣封間隙及渦殼間隙為手段，調(diào)整出背板的正確位置。通過此次改造、檢修，氣封泄漏、背板變形問題得到解決，機(jī)組得以穩(wěn)定運(yùn)行，確保了裝置的長周期、高負(fù)荷生產(chǎn)。

[1]任曉善.化工機(jī)械維修手冊中卷.[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004，52-56.