水環(huán)壓縮機(jī)的故障分析及技術(shù)改造

高檢法，呂學(xué)軍，張育春，崔光榮，岳紅林

（新疆中泰化學(xué)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830019）

1 回收壓縮機(jī)現(xiàn)狀

由于水環(huán)壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維修方便等溫壓縮的特點(diǎn)，極易抽吸、壓縮易燃易爆的氣體，在氯堿行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

回收壓縮機(jī)型號(hào)為2BEY2-15，過(guò)流部件 （泵體、泵蓋、前后分配板、中間壁、軸套等）材質(zhì)為304，軸材質(zhì)為3Cr13，設(shè)備為二級(jí)壓縮，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為1 480 r/min，最大吸氣量為15 m3/min，出口設(shè)計(jì)壓力為0.6 MPa。

2BEY2-15型水環(huán)壓縮機(jī)自2010年10月在中泰公司正式投用，用于氯乙烯氣體回收。在設(shè)備運(yùn)行期間故障率較高，檢修頻繁，自2010年開(kāi)車至2012年5月，共出現(xiàn)故障50次，主要集中在修復(fù)泵頭、更換機(jī)封、葉輪、分液盤以及圓盤修復(fù)，給裝置的安全運(yùn)行帶來(lái)很大隱患。

2 回收壓縮機(jī)存在的主要問(wèn)題及故障分析

（1）壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度高、聲音異常。通過(guò)多次分析發(fā)現(xiàn)，氯乙烯氣體在通過(guò)一級(jí)長(zhǎng)葉輪壓縮后，通過(guò)中間壁圓盤進(jìn)入二級(jí)短葉輪再次壓縮，根據(jù)其本身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和氣體壓縮對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不平衡力，造成設(shè)備非驅(qū)動(dòng)端軸承負(fù)載過(guò)大，頻繁發(fā)生故障。

（2）壓縮機(jī)前圓盤、后圓盤、中間壁圓盤、長(zhǎng)葉輪和短葉輪，在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)圓盤與葉輪嚴(yán)重摩擦、抱死，導(dǎo)致設(shè)備不能正常使用，其故障原因主要有以下幾個(gè)方面，a.非驅(qū)動(dòng)端定位軸承強(qiáng)度不能滿足壓縮機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，使壓縮機(jī)軸承間隙發(fā)生變化或壓縮機(jī)葉輪發(fā)生串位，造成葉輪與圓盤之間的摩擦故障；b.壓縮機(jī)本身制造精度不高，在設(shè)備檢修安裝過(guò)程中葉輪與圓盤之間的間隙控制不合理，在運(yùn)行過(guò)程中可能存在串氣，造成機(jī)體內(nèi)部運(yùn)行不平衡；c.工作液供應(yīng)不足，造成葉輪和圓盤之間不能得到良好潤(rùn)滑；d.次回收壓縮機(jī)中間壁圓盤無(wú)冷卻供液管線，設(shè)備本身設(shè)計(jì)通過(guò)一級(jí)壓縮后的氣液混合在經(jīng)過(guò)中間壁圓盤時(shí)，對(duì)中間壁活塞環(huán)和漲力環(huán)進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻。但設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中形成水環(huán)，到中間壁中心部位，只有很少的液體通過(guò)，不能滿足活塞環(huán)和漲力環(huán)的潤(rùn)滑、冷卻，造成活塞環(huán)和漲力環(huán)磨損，以至于中間壁與軸套直接摩擦，造成圓盤與葉輪進(jìn)一步損壞；e.過(guò)流部件材質(zhì)均為304材質(zhì)，其本身熱膨脹系數(shù)較高，設(shè)備機(jī)體各部件間隙控制不當(dāng)，造成設(shè)備本身溫度升高，發(fā)生摩擦故障。

（3）水環(huán)壓縮機(jī)泵體密封墊泄漏，主要原因是，a.在設(shè)備本身制造過(guò)程中長(zhǎng)泵體、短泵體與前后圓盤相互密封面只有10 mm左右，環(huán)形密封面厚度不均，密封面使用高壓石棉墊，在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)較薄密封面墊片進(jìn)行洗刷，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行密封墊片損壞，造成泵體密封面泄漏；b.基于設(shè)備本身材質(zhì)及制作缺陷，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，機(jī)體溫度升高，造成不銹鋼泵體膨脹，設(shè)備在停運(yùn)后，又發(fā)生冷縮現(xiàn)象，密封面厚度不均，以至于破壞設(shè)備原有密封面間隙，設(shè)備再次啟用后，出現(xiàn)泄漏故障；c.圓盤和泵體密封面經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，表面磨損或檢修后，圓盤與泵體密封面存在安裝間隙，也可能造成設(shè)備出現(xiàn)泄漏故障；d.壓縮機(jī)泵體內(nèi)表面至少附有4～10 mm不等的水垢，由于水垢將分液盤的入水孔和排氣通道堵塞，導(dǎo)致壓縮機(jī)抽氣能力下降，使工作液流量下降，同時(shí)，水垢脫落在泵體內(nèi)，使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子與分液盤卡死，都將導(dǎo)致壓縮機(jī)泵頭故障；e.工作液不足、負(fù)荷過(guò)大等造成機(jī)體溫度升高。

3 技術(shù)改造

（1）針對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的以上問(wèn)題及在同行業(yè)調(diào)查使用情況，二級(jí)葉輪壓縮機(jī)在加工精度和安裝尺寸方面相對(duì)較差。據(jù)相關(guān)資料查證，氯乙烯單體對(duì)碳鋼和鑄鐵無(wú)腐蝕性，或者說(shuō)腐蝕性極小，而304不銹鋼的熱膨脹系數(shù)是普通碳鋼和鑄鐵的1.5倍，葉輪和圓盤（分配板）都使304不銹鋼時(shí)易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

（2）根據(jù)不銹鋼和球鐵的熱膨脹系數(shù)，泵蓋、圓盤、中間壁、泵體材質(zhì)由304變更為球鐵材質(zhì)（球鐵QT500），葉輪使用不銹鋼材質(zhì)，保證了設(shè)備的運(yùn)行間隙。

（3）加寬泵體密封面，根據(jù)同行業(yè)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)要求，中間壁從液環(huán)引入冷卻水，有效地對(duì)中間壁軸套進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，圓盤改為從泵蓋外緊固。

（4）加大驅(qū)動(dòng)端定位軸承尺寸，更換泵軸和軸承架，有效保證設(shè)備軸向定位。

通過(guò)故障分析、材質(zhì)結(jié)構(gòu)變更，目前已改造的回收壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，有效降低了設(shè)備故障率，根據(jù)計(jì)算，年均節(jié)約檢修費(fèi)用8萬(wàn)元/臺(tái)，大大節(jié)約了大修及備件采購(gòu)費(fèi)用。