SVK20-3S離心壓縮機(jī)主油泵故障原因分析與改造

魏鵬

制氧

SVK20-3S離心壓縮機(jī)主油泵故障原因分析與改造

魏鵬

（武漢鋼鐵集團(tuán)氧氣公司，湖北武漢430083）

分析了武鋼公司一臺(tái)SVK20-3S型離心式壓縮機(jī)主油泵頻繁發(fā)生故障的原因，提出并實(shí)施了對油系統(tǒng)相應(yīng)的改造措施，改造后取得了滿意的效果。

離心式壓縮機(jī)；主油泵；故障；改造

1 離心壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡介

武鋼氧氣公司一車間現(xiàn)有SVK20－3S離心式壓縮機(jī)2臺(tái)套，擔(dān)負(fù)著為高線和系統(tǒng)管網(wǎng)輸送空氣的任務(wù)，在一車間日常生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。

該壓縮機(jī)機(jī)組為3級壓縮，壓縮機(jī)的三個(gè)葉輪分別安裝在兩個(gè)轉(zhuǎn)速不同的小齒輪軸的兩端，構(gòu)成高、低速兩個(gè)轉(zhuǎn)子。大齒輪軸通過齒輪軸端的膜片聯(lián)軸器與電機(jī)軸相連接，轉(zhuǎn)速1986 r/min，一級轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速19252 r/min，二、三級轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速26402 r/min。在大齒輪的聯(lián)軸器側(cè)裝有一齒輪油泵，齒輪油泵固定在壓縮機(jī)的機(jī)殼上，大齒輪軸通過一小齒輪與油泵的傳動(dòng)齒輪嚙合驅(qū)動(dòng)齒輪油泵。齒輪油泵的主要參數(shù)：轉(zhuǎn)速為2985 r/min，流量為300 L/min，壓力為0.6 MPa。壓縮機(jī)正常工作時(shí)，由齒輪油泵作為主油泵，向壓縮機(jī)的各潤滑部位供油。該壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 主油泵故障現(xiàn)象及原因分析

SVK20－3S離心式壓縮機(jī)投用以來，主油泵故障率很高，3年來2臺(tái)機(jī)組先后出現(xiàn)主油泵傳動(dòng)齒輪損壞、斷軸等問題6次，導(dǎo)致非計(jì)劃停機(jī)6次，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行，影響正常生產(chǎn)。對主油泵的故障不完全統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在機(jī)組試運(yùn)時(shí)就出現(xiàn)的主油泵斷軸的有2次，在廠家技術(shù)人員對油泵齒輪傳動(dòng)軸加粗以后，又先后出現(xiàn)傳動(dòng)齒輪損壞的有2次，油泵泵體破損2次，油泵磨損導(dǎo)致內(nèi)部齒輪嚙合間隙增大引起油壓下降的有4次。

針對該齒輪油泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（圖2），以及設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，通過技術(shù)分析我們認(rèn)為主油泵故障率高的原因，不排除主油泵整體質(zhì)量不過關(guān)，主油泵、傳動(dòng)齒輪的材料選擇、加工質(zhì)量存在不足，安裝前檢查不仔細(xì)、裝配不合適等因素。但故障的根源在于傳動(dòng)齒輪嚙合不好。這是設(shè)計(jì)本身存在的重大缺陷，主要表現(xiàn)在以下5個(gè)方面：

（1）主油泵靠端面定位齒輪箱上，靠螺栓緊固，沒有調(diào)節(jié)的余量，傳動(dòng)齒輪平行度不能控制，極易造成傳動(dòng)齒輪嚙合不好。一旦出現(xiàn)接觸不好時(shí)，無法看到，也無法調(diào)節(jié)。

（2）大齒輪為滑動(dòng)軸承，間隙較大（大齒輪的非聯(lián)軸器側(cè)軸承頂間隙為0.17～0.25 mm），而主油泵的主齒輪軸與軸承之間的裝配間隙較?。ㄒ?guī)范值為0.06～0.12 mm），運(yùn)行時(shí)大齒輪輕微振動(dòng)就會(huì)給主油泵傳動(dòng)齒輪的嚙合造成很大的影響。

（3）壓縮機(jī)大齒輪軸上與主油泵傳動(dòng)齒輪嚙合的小齒輪重量較大且在傳動(dòng)齒輪上方，啟動(dòng)過程中對其沖擊較大，齒輪易損壞。

（4）主油泵傳動(dòng)齒輪本身較重，傳動(dòng)過程中對傳動(dòng)軸本身產(chǎn)生的彎矩較大，傳動(dòng)軸材質(zhì)為45#鋼，油泵泵體材質(zhì)為鑄鐵，在傳動(dòng)軸加粗以后，軸的強(qiáng)度加大，不易扭斷，而泵體相對薄弱，易出現(xiàn)破裂。

3 改造方案

SVK20－3S離心壓縮機(jī)主油泵故障頻繁對壓縮機(jī)的安全運(yùn)行造成了極大的威脅。為了徹底解決這一問題，我們提出對壓縮機(jī)油系統(tǒng)進(jìn)行改造，考慮到壓縮機(jī)現(xiàn)場的實(shí)際情況，參考以往沈鼓產(chǎn)壓縮機(jī)的油系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最終確定為SVK20－3S空壓機(jī)增加高位油箱。具體改造方案如下：

（1）拆除原有主油泵，增加一臺(tái)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪泵作為主油泵對壓縮機(jī)進(jìn)行供油。

（2）增設(shè)高位油箱。

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，潤滑油由底部高位油箱進(jìn)入，而由頂部溢流口排出直接回油箱，一旦發(fā)生停電停機(jī)故障，輔助油泵又不能及時(shí)啟動(dòng)供油，則高位油箱的潤滑油，將沿進(jìn)油管路，流經(jīng)各軸承后返回油箱，確保機(jī)組惰走過程中對潤滑油的需要，保證機(jī)組安全停車。

4 方案的實(shí)施

4.1 泵的選型

根據(jù)SVK20-3S型空壓機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速1986 r/min和原有主油泵的流量、壓力，選擇了型號(hào)為KCB-260的齒輪泵，流量260 L/min，壓力為0.6 MPa，轉(zhuǎn)速為1000 r/min，所配電機(jī)功率為5.5 kW。

4.2 高位油箱的設(shè)計(jì)和制作

高位油箱應(yīng)由高位油箱、輔助油箱及配套管線、閥門組成。

4.2.1 高位油箱安裝高度的確定

高位油箱安裝高度為油箱底部出口接管高于機(jī)器中心線之間的高度差。SVK20－3S離心壓縮機(jī)停車時(shí),設(shè)備惰走時(shí)間為15 min，停車瞬間供油壓力必須達(dá)到P=0.05 MPa，壓縮機(jī)用油為46#防銹汽輪機(jī)油的密度為0.875 g/cm3，其潤滑油箱的安全高度應(yīng)為H=P/g，將數(shù)據(jù)代入得5.83 m。

需要說明在設(shè)計(jì)高度時(shí),應(yīng)考慮一定的摩阻。但由于潤滑油的運(yùn)動(dòng)粘度較低、摩阻較小，一般可忽略不計(jì)。

4.2.2 高位油箱的容積

油箱的有效容積可按下述經(jīng)驗(yàn)公式確定：

式中，V——油箱的有效容積，L；

qp——油泵流量；

m——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，低壓系統(tǒng)m＝2～4；中壓系統(tǒng)m＝5～10；中高壓或高壓系統(tǒng)m＝6～15。

其中主油泵流量為260 L/min,工作壓力為0.6 MPa，m取4，V＝1040 L。

4.2.3 輔助油箱的設(shè)計(jì)

增加高位油箱后，原有機(jī)組油箱的容量偏小，無法容納惰走過程中從高位油箱中流出的油，因此需要增加一個(gè)輔助油箱。輔助油箱的容積應(yīng)和高位油箱的容積相等，即1040 L。

4.3 高位油箱的安裝和管線配置

考慮到壓縮機(jī)廠房二樓平臺(tái)高度為6.5 m，滿足高位油箱的高度要求，可將高位油箱安裝在廠房二樓平臺(tái)壓縮機(jī)軸線的正上方。油箱安裝就位后，連接油管，配置新的潤滑油管線，安裝高位油箱閥件組，并對潤滑油管線進(jìn)行堿洗、酸洗、中和水洗，最后用凈化風(fēng)吹干，確保潤滑油系統(tǒng)干凈。

改造后油系統(tǒng)示意圖見圖3。

4.4 試運(yùn)

2008年3月3日，我公司1#空壓機(jī)油系統(tǒng)改造工作全部完成。隨后對高位油箱進(jìn)行了調(diào)試。首先打開截止閥，啟動(dòng)主泵對高位油箱進(jìn)行注油，然后觀察輔助油箱的窺視孔，當(dāng)輔助油箱窺視孔有油流下時(shí)，表示高位油箱里的油已經(jīng)注滿，關(guān)閉截止閥，5 min后停主油泵，結(jié)果高位油箱里的油立刻沿設(shè)計(jì)管線流下，對壓縮機(jī)各潤滑點(diǎn)進(jìn)行潤滑，潤滑時(shí)間為20 min，大于壓縮機(jī)的惰走時(shí)間15 min，滿足使用要求。

Cause Analysis of the Main Oil Pump Failures of SVK20-3S Centrifugal Compressor and Modification

WEI Peng
(Oxyen Generation Company of Wuhan Iron and Steel Group,Wuhan,Hubei 430083,China)

Causes of frequent failures of the main oil pump in a SVK20-3S centrifugal compressor at Wuhan Steel were analyzed.Modifying measures were drawn up and implemented,which has achieved satisfactory results.

centrifugal compressor;main oil pump;fault;modification

TH45

B

1006-6764(2015)01-0011-02