螺桿空壓機(jī)機(jī)架共振的分析與研究

伍 星

攀鋼發(fā)電廠 四川攀枝花市

1.概述

螺桿式空壓機(jī)廣泛用于冶金、機(jī)械、化工、地礦、電力等行業(yè)，發(fā)電廠有SRC330SW型、SRC-340型、SA250W-6K型、SA230型的空壓機(jī)15臺(tái)，其中雙螺桿空壓機(jī)有11臺(tái)，單螺桿式2臺(tái)，其他形式2臺(tái)。發(fā)電廠雙螺桿空壓機(jī)常見故障有機(jī)架共振、機(jī)頭振動(dòng)大、電機(jī)振動(dòng)大、排氣溫度高、排氣量不足、排氣壓力低、軸承溫度高等，在這些常見的故障中，以“機(jī)架共振”危害大，產(chǎn)生的后果最嚴(yán)重。在此針對(duì)SRC330SW型雙螺桿空壓機(jī)機(jī)架共振進(jìn)行分析研究。

2.SRC330SW型空壓機(jī)的工作原理

SRC330SW型雙螺桿空壓機(jī)是一種雙軸容積式回轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)。進(jìn)氣口位于機(jī)頭上端，排氣口在機(jī)頭底部，兩只高精度陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子平行安裝在機(jī)頭的機(jī)殼內(nèi)。陽(yáng)轉(zhuǎn)子有4個(gè)齒，陰轉(zhuǎn)子有6個(gè)齒；齒形呈螺旋狀，兩者相互嚙合。電機(jī)通過1組高精度增速齒輪帶動(dòng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子，并將轉(zhuǎn)速由電機(jī)的2950r/min增加到3800r/min。壓縮是通過陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)互相嚙合來完成的，壓縮過程為吸氣→壓縮→排氣。合面移至排氣端面，此時(shí)齒溝空間為零，即完成“排氣過程”。與此同時(shí)，陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子的另一對(duì)齒已轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端，形成最大空間，開始吸氣過程。由此開始一個(gè)新的壓縮循環(huán)。

3.SRC330SW型空壓機(jī)機(jī)架共振的危害

SRC330SW型空壓機(jī)電機(jī)固定在機(jī)架上，機(jī)頭固定在電機(jī)上。當(dāng)電機(jī)、機(jī)頭和機(jī)架的固有頻率相近時(shí)，產(chǎn)生了共振，再反映到電機(jī)和機(jī)頭上，使其振動(dòng)值嚴(yán)重超標(biāo)（最高達(dá)到了0.23mm）。此型號(hào)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速非常高，機(jī)頭達(dá)到了3 800r/min，振動(dòng)值超標(biāo)，將減少軸承使用壽命、降低電機(jī)及機(jī)頭鋼件的強(qiáng)度、轉(zhuǎn)子的嚙合狀況變差等，最終可能發(fā)生空壓機(jī)飛車事故。

4.SRC330SW型空壓機(jī)機(jī)架共振的分析

（1）機(jī)架穩(wěn)固性差。SRC330SW型空壓機(jī)機(jī)架的底座部分由16#槽鋼制作，空壓機(jī)電機(jī)及機(jī)頭的全部重量及運(yùn)行狀態(tài)下的振動(dòng)都?jí)涸诘鬃希▓D1），對(duì)于轉(zhuǎn)速高、重量大的空壓機(jī)，其剛性結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較差。在基礎(chǔ)非常良好的情況下，底座的剛性不會(huì)發(fā)生改變，一旦基礎(chǔ)條件差，底座就會(huì)隨著空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)而出現(xiàn)變形。底座出現(xiàn)變形后，與基礎(chǔ)接觸不嚴(yán)實(shí)，空壓機(jī)就像在沙地上運(yùn)行一樣，振動(dòng)非常大。

（2）機(jī)頭、電機(jī)與機(jī)架為剛性連接。SRC330SW型空壓機(jī)的電機(jī)靠螺栓連接在機(jī)架的底座上，屬于剛性連接；機(jī)頭是靠螺栓與管道、油細(xì)分離器連接，管道和油細(xì)分離器也是靠螺栓連接在機(jī)架的底座上，也屬于剛性。當(dāng)電機(jī)、機(jī)頭的振動(dòng)直接傳遞給機(jī)架的底座，機(jī)架出現(xiàn)變形后，其振動(dòng)將成倍增大，并返給電機(jī)和機(jī)頭，引起電機(jī)和機(jī)頭更大的振動(dòng)。

（3）水泥基礎(chǔ)標(biāo)號(hào)不夠。SRC330SW型空壓機(jī)的基礎(chǔ)由于歷史原因，水泥強(qiáng)度不夠，造成空壓機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，水泥基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降，導(dǎo)致機(jī)架在基礎(chǔ)上接觸不嚴(yán)實(shí)，出現(xiàn)機(jī)架的底座變形。

5.SRC330SW型空壓機(jī)機(jī)架共振處理

通過查閱大量資料及多年檢修空壓機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了處理發(fā)電廠SRC330SW型空壓機(jī)機(jī)架共振的方法。處理共振從3個(gè)方面著手，加固基礎(chǔ)、使機(jī)架底座與電機(jī)座分離和機(jī)頭增加減振裝置。

（1）加固基礎(chǔ)。將原水泥基礎(chǔ)拆除，重新澆注，并在重新澆注的混凝土內(nèi)植入鋼筋，增強(qiáng)基礎(chǔ)的牢固程度。由于要增加機(jī)頭的減震裝置，現(xiàn)有的位置無(wú)法安裝，只有提高電機(jī)、機(jī)頭的高度200mm。所以，在制作電機(jī)基礎(chǔ)時(shí)，將原標(biāo)高增加200mm高，其他基礎(chǔ)的標(biāo)高不變。在電機(jī)基礎(chǔ)位置預(yù)裝1塊1500mm×1500mm×20mm鋼板，在機(jī)頭基礎(chǔ)位置預(yù)裝一塊800mm×500mm×20mm鋼板，作為電機(jī)座及機(jī)頭的固定板。

（2）使機(jī)架底座與電機(jī)座分離。將電機(jī)座與機(jī)架底座割斷，重新在新澆注的基礎(chǔ)上制作電機(jī)底座，并固定在預(yù)埋的鋼板上，并用16#槽鋼加固剩余的機(jī)架底座。徹底將電機(jī)座與機(jī)架底座分離，并獨(dú)立于水泥基礎(chǔ)上（圖2）。

（3）機(jī)頭增加減振裝置。雖然電機(jī)與機(jī)架成功割斷，但機(jī)頭出口管還是與機(jī)架形成剛性連接。所以，在機(jī)頭出口與出口管間加裝減振裝置，讓機(jī)頭和電機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)不能直接的反映給機(jī)架，并將振動(dòng)值衰減后再傳遞出去，減小機(jī)架的振動(dòng)。

圖1 空壓機(jī)安裝示意圖

圖2 處理后的空壓機(jī)安裝示意圖

6.處理前后對(duì)比

根據(jù)幾臺(tái)空壓機(jī)的振動(dòng)情況，利用6#空壓機(jī)進(jìn)行處理試驗(yàn)。處理前測(cè)量各點(diǎn)的振動(dòng)值（低頻值）見表1。

表1 處理前6#空壓機(jī)測(cè)量振動(dòng)值 μm

根據(jù)發(fā)電廠《空壓機(jī)四大標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，其軸承振動(dòng)的最高值為8.5μm。從表1可以看出，1#軸承垂直振動(dòng)值達(dá)到9.1μm，2#軸承軸向振動(dòng)值達(dá)到10.5μm，3#軸承垂直、水平振動(dòng)值達(dá)到11μm以上，均超出最高值。

表2 處理后6#空壓機(jī)測(cè)量振動(dòng)值 μm

按照制定的處理方案，經(jīng)過1個(gè)多月的處理后，6#空壓機(jī)各點(diǎn)的振動(dòng)值見表2。

從表2可以看出，處理前振動(dòng)值超標(biāo)的幾個(gè)點(diǎn)在處理后都得到明顯的降低，有些值達(dá)到了優(yōu)秀的標(biāo)準(zhǔn)。