熱膨脹對二氧化碳壓縮機的影響分析

【摘要】本文針對二氧化碳壓縮機變速箱軸熱膨脹產(chǎn)生位移問題進行分析和論述，對壓縮機的安裝和試車具有參考價值。

【關(guān)鍵詞】熱膨脹；軸位移

神華寧煤烯烴項目二氧化碳壓縮機試車過程中，由于減速機軸位移超標，導致連鎖跳車。經(jīng)過充分考慮變速箱傳動軸熱膨脹引起的誤差，重新設置報警值和跳車值后，設備運行正常。

1、問題的產(chǎn)生

1.1壓縮機參數(shù)

透平（驅(qū)動機）型號SST-600，壓縮機型號STC-GV

透平參數(shù)：功率16813Kw，轉(zhuǎn)速：7200rpm。

減速箱參數(shù)：與透平連接的輸入端7200rpm，與壓縮機連接的輸出端1500rpm

1.2試車過程

在壓縮機組試車時，每當運行到70分鐘時，就會發(fā)生減速箱軸位移量超標跳車。

減速箱結(jié)構(gòu)和軸位移傳感器安裝位置見（圖一）。

設備供應商設置的原始報警值±0.185mm、跳車值±0.215mm。

試車運行數(shù)據(jù)見（表一），軸向壓縮機方向的移動量取正值，反方向取負值，零點為移動范圍的中心點。

2、分析和處理

2.1原因分析

將減速箱拆開后，實測推力瓦間隙值為0.37mm，推力瓦架熱膨脹產(chǎn)生的間隙為0.1336mm，熱態(tài)時總間隙為0.37m + 0.1336mm m= 0.5036mm，與原始設定的減速箱低速軸軸位移報警值±0.185和跳車值±0.215一致。（推力瓦架熱膨脹量計算：推力瓦固定架材質(zhì)為不銹鋼，在0℃--100℃之間熱膨脹系數(shù)為0.0167，推力瓦固定架長度0.2m，由25℃提高到65℃時，熱膨脹量0.2×0.0167×（65-25）=0.1336mm）

由于軸位移傳感器安裝在推力瓦支撐位置的軸另一側(cè)端面處，所以其讀數(shù)應當為實際軸位移量與軸熱膨脹量之和，軸熱膨脹量0.334mm（軸熱膨脹量計算：軸材質(zhì)為不銹鋼，在0℃--100℃之間熱膨脹系數(shù)為0.0167，軸有效膨脹長度0.8m，由25℃提高到50℃時，熱膨脹量0.8×0.0167×（50-25）=0.334mm）與實測間隙0.37mm相當，是不能被忽略的因素，當軸在正常的位置（推力瓦中間）工作時，隨著溫度的上升位移量不斷升高，當達到0.215時跳車，如果解除跳車連鎖，位移傳感器顯示的軸位移量可以達到0.334mm。這也解釋了跳車時推力瓦溫度沒有明顯升高和明顯磨損的原因。

分析結(jié)果：設備供應商在設定減速箱軸位移報警值和跳車值時，沒有充分考慮軸熱膨脹的影響，設定值不合理導致壓縮機跳車。

2.2解決方案

2.2.1計算報警值和跳車值并重新設定

實測總位移量0.37mm，推力瓦架熱膨脹產(chǎn)生的間隙為0.1336mm，軸熱膨脹量0.334mm。向透平側(cè)移動為負值，向壓縮機方向移動為正值。當以兩推力瓦中點為零點時，向透平側(cè)移動最大值為-0.334-（0.37+0.1336）/2=-0.5858mm，向壓縮機方向移動最大值為-0.334+（0.37+0.1336）/2=-0.0822mm

為了更直觀的了解軸位移，將零點設置在推力瓦透平側(cè)，向透平側(cè)移動最大值為-0.334-0.1336/2=-0.4008mm，向壓縮機方向移動最大值為-0.334+0.5036=-0.1696mm（初始工作時，受預緊力的作用，軸位于推力瓦的壓縮機側(cè)，初始值為0.37）。

最終將零點設置在推力瓦透平側(cè)，報警值為±0.35mm，跳車值為±0.40mm。

2.2.2試運行

經(jīng)過72小時試車，運行正常。移交生產(chǎn)后，使用正常。

3、結(jié)論

熱膨脹引起軸向位移導致不正常的報警和連鎖跳車，屬于壓縮機設計缺陷。目前，大多數(shù)此用途變速箱已經(jīng)取消此報警和連鎖跳車功能。熱膨脹在設備的設計、制造、安裝、運行中普遍存在，應提前預防。

參考文獻

[1]《機械設備安裝手冊》樊兆馥編著.冶金工業(yè)出版社，2004年5月第一版.