淺談幾種螺桿式壓縮機(jī)的檢維修技術(shù)

(洛陽(yáng)煉化宏達(dá)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司，河南 洛陽(yáng) 471012)

螺桿式壓縮機(jī)是一種較為常見(jiàn)的化工機(jī)械，相比于其他類(lèi)型的壓縮機(jī)，它具有如下特點(diǎn)：①可靠性高。螺桿壓縮機(jī)零部件少，沒(méi)有易損件，因而它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長(zhǎng)。②力平衡好。螺桿壓縮機(jī)沒(méi)有不平衡慣性力，機(jī)器可平穩(wěn)地高速工作，可實(shí)現(xiàn)無(wú)基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)，特別適合作移動(dòng)式壓縮機(jī)，體積小、質(zhì)量輕、占地面積少。③適應(yīng)性強(qiáng)。螺桿壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，容積流量幾乎不受排氣壓力的影響，在寬闊的范圍內(nèi)能保持較高效率，在壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)不作任何改變的情況下，適用于多種工況。④排出氣體無(wú)氣流脈動(dòng)。螺桿壓縮機(jī)輸出氣流比較穩(wěn)定，無(wú)需緩沖罐，對(duì)管網(wǎng)及其他附屬設(shè)施不產(chǎn)生交變應(yīng)力，延長(zhǎng)使用壽命。

某公司空分裝置有噴油螺桿、無(wú)油螺桿式空壓機(jī)共計(jì)四臺(tái)，其中無(wú)油螺桿型號(hào)為：LGW450，廠(chǎng)家為無(wú)錫壓縮機(jī)股份有限公司；三臺(tái)噴油螺桿分別為L(zhǎng)U110W-8、GA110-10、GA110-10，廠(chǎng)家分別為柳州富達(dá)和阿特拉斯。機(jī)組在使用過(guò)程中，LGW450及GA110-10相繼出現(xiàn)盤(pán)不動(dòng)車(chē)和排氣溫度高保護(hù)停機(jī)故障，在廠(chǎng)家技術(shù)封鎖的條件下，維保單位通過(guò)查閱大量資料以及同類(lèi)型設(shè)備檢修的經(jīng)驗(yàn)，逐步排除故障可能出現(xiàn)的各種原因，最終找到根本原因，自主完成兩臺(tái)機(jī)組的檢修。

1 基本原理

螺桿式壓縮機(jī)汽缸內(nèi)裝有一對(duì)互相嚙合的螺旋形陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子，兩轉(zhuǎn)子都有幾個(gè)凹形齒，兩者互相反向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子之間和機(jī)殼與轉(zhuǎn)子之間的間隙僅為5～10絲[1]。主轉(zhuǎn)子(又稱(chēng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子或凸轉(zhuǎn)子)通過(guò)由發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)(多數(shù)為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng))，另一轉(zhuǎn)子(又稱(chēng)陰轉(zhuǎn)子或凹轉(zhuǎn)子)是由主轉(zhuǎn)子通過(guò)噴油形成的油膜進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或由主轉(zhuǎn)子端和凹轉(zhuǎn)子端的同步齒輪驅(qū)動(dòng)，所以驅(qū)動(dòng)中沒(méi)有金屬接觸。螺桿機(jī)工作中間過(guò)程分為：吸氣過(guò)程、壓縮過(guò)程、排氣過(guò)程。

2 無(wú)油螺桿機(jī)轉(zhuǎn)子故障分析及處理

2.1 故障原因分析

2018年8月份，操作工對(duì)所轄區(qū)域設(shè)備進(jìn)行開(kāi)機(jī)前盤(pán)車(chē)時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)錫壓縮機(jī)廠(chǎng)的LGW450無(wú)油螺桿壓縮機(jī)盤(pán)不動(dòng)車(chē)，該機(jī)型為固定水冷全罩型二級(jí)干螺桿，排氣壓力為0.7 MPa，該機(jī)型通過(guò)同步齒輪使得兩轉(zhuǎn)子之間既不接觸又保持了極小的間隙，工作腔不需要注入潤(rùn)滑油。因原因不明，車(chē)間第一時(shí)間與廠(chǎng)家咨詢(xún)處理意見(jiàn)，廠(chǎng)家售后工程師到現(xiàn)場(chǎng)后，拆開(kāi)進(jìn)出口管線(xiàn)發(fā)現(xiàn)：二級(jí)機(jī)頭內(nèi)部陰陽(yáng)螺桿銹蝕嚴(yán)重且與殼體之間無(wú)間隙，已經(jīng)卡死。初步分析螺桿機(jī)轉(zhuǎn)子與殼體無(wú)間隙卡死的原因有：①電機(jī)故障，電機(jī)故障盤(pán)不動(dòng)車(chē)造成機(jī)組盤(pán)不動(dòng)車(chē)；②減速箱故障，減速箱內(nèi)部卡死造成機(jī)組盤(pán)不動(dòng)車(chē)；③轉(zhuǎn)子或殼體內(nèi)壁銹蝕，陰陽(yáng)螺桿及殼體內(nèi)壁噴涂的耐溫塑料失效，并且未做保護(hù)措施，螺桿機(jī)長(zhǎng)期停運(yùn)狀態(tài)下，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子及殼體銹蝕嚴(yán)重，造成轉(zhuǎn)子與殼體間無(wú)間隙卡死；④軸承磨損，螺桿機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)徑向軸承磨損超標(biāo)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子下沉，造成轉(zhuǎn)子與殼體卡死；⑤軸承損壞，因?yàn)閮赊D(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與殼體之間既不接觸又保持了極小的間隙，軸承抱死或者因軸承損壞導(dǎo)致的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與殼體內(nèi)壁之間卡死；⑥轉(zhuǎn)子變形，螺桿機(jī)在長(zhǎng)期停運(yùn)狀態(tài)下未按照要求進(jìn)行定期盤(pán)車(chē)造成轉(zhuǎn)子變形。

2.2 故障原因排除

在各方面條件具備下，安排維保班組首先對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行斷開(kāi)，對(duì)電機(jī)盤(pán)車(chē)正常，排除電機(jī)故障。隨后安排對(duì)機(jī)組附件、儀表信號(hào)線(xiàn)、潤(rùn)滑油管路進(jìn)行了標(biāo)記拆除，分別斷開(kāi)一、二級(jí)機(jī)頭，對(duì)電機(jī)、減速箱一起進(jìn)行盤(pán)車(chē)，盤(pán)車(chē)狀態(tài)良好，排除減速箱故障的因素，最后分別對(duì)一、二級(jí)機(jī)頭手動(dòng)盤(pán)車(chē)時(shí)發(fā)現(xiàn)一級(jí)機(jī)頭盤(pán)車(chē)狀態(tài)良好，二級(jí)盤(pán)不動(dòng)，因此判斷二級(jí)機(jī)頭轉(zhuǎn)子卡死是機(jī)組盤(pán)不動(dòng)車(chē)的直接原因。

在拆檢前，檢修人員首先對(duì)各部位軸向定位尺寸、陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子墻板間隙、陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子間的嚙合間隙做好記錄，故障排除結(jié)合拆檢具體順序?yàn)椋孩俜謩e拆掉陽(yáng)螺桿驅(qū)動(dòng)端的軸端鎖片、齒輪、QJ310軸承內(nèi)圈(外側(cè))、軸承座、軸承座調(diào)整墊圈、QJ310軸承內(nèi)圈(內(nèi)側(cè))、徑向軸承與止推軸承定位軸套，拆卸過(guò)程檢查零配件各部位無(wú)明顯異?，F(xiàn)象。②分別拆掉陰螺桿驅(qū)動(dòng)端的軸端鎖片、QJ310軸承內(nèi)圈(外側(cè))、軸承座、QJ310軸承內(nèi)圈(內(nèi)側(cè))、徑向軸承與止推軸承定位套，拆卸過(guò)程檢查零配件各部位無(wú)明顯異?，F(xiàn)象。③拆除陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子非驅(qū)動(dòng)端軸端鎖片，同時(shí)拆除同步齒輪。④分別拆除陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子非驅(qū)動(dòng)端QJ310軸承內(nèi)圈(外側(cè))、軸承座、碟簧、QJ310軸承內(nèi)圈(內(nèi)側(cè))、徑向軸承與止推軸承定位套，拆卸過(guò)程檢查零配件各部位無(wú)明顯異?，F(xiàn)象。通過(guò)拆除檢查同步齒輪及止推軸承，檢查徑向后發(fā)現(xiàn)各部件外觀無(wú)明顯異常，排除了軸承損壞導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子盤(pán)不動(dòng)車(chē)現(xiàn)象。⑤拆除驅(qū)動(dòng)端隔板，檢查浮環(huán)與反螺旋密封以及配合部位軸的磨損情況，均正常。⑥同時(shí)拆掉陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子，測(cè)量陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子軸頸徑向圓跳動(dòng)，跳動(dòng)量為0.01 mm，符合規(guī)范要求(≤0.01 mm)，排除了轉(zhuǎn)子因長(zhǎng)期不盤(pán)車(chē)造成轉(zhuǎn)子變形導(dǎo)致的盤(pán)不動(dòng)車(chē)。⑦對(duì)拆掉的各部件進(jìn)行清洗，對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子、殼體內(nèi)壁進(jìn)行除銹清洗處理，回裝陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子、驅(qū)動(dòng)端隔板徑向軸承，一方面用抬軸法測(cè)量徑向軸承游隙，驅(qū)動(dòng)端陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子徑向軸承游隙分別為：0.02、0.03 mm，非驅(qū)動(dòng)端陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子徑向軸承游隙分別為0.03、0.02 mm(最大允許游隙為0.04 mm)，符合要求。另一方面用塞尺測(cè)量陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子與殼體之間的間隙，陰轉(zhuǎn)子與殼體間的平均間隙為0.8 mm，陽(yáng)轉(zhuǎn)子與殼體間的平均間隙為0.09 mm，符合規(guī)范(0.05～0.10 mm)。并且此時(shí)盤(pán)車(chē)可以盤(pán)動(dòng)車(chē)，排除了徑向軸承磨損超差導(dǎo)致轉(zhuǎn)子下沉繼而導(dǎo)致盤(pán)不動(dòng)車(chē)，同時(shí)也確定了此次螺桿機(jī)盤(pán)不動(dòng)車(chē)的根本原因?yàn)椋憾?jí)機(jī)頭陰陽(yáng)螺桿及殼體內(nèi)壁耐溫塑料層遭到破壞，失去防腐作用，在未采取防護(hù)措施的情況下，長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)導(dǎo)致陰陽(yáng)螺桿及殼體內(nèi)壁銹蝕，轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與殼體內(nèi)壁之間卡死。

2.3 回裝與各部間隙調(diào)整

此次無(wú)錫壓縮機(jī)廠(chǎng)的這臺(tái)干螺桿檢修最大的困難就在于廠(chǎng)家技術(shù)封鎖，未提供任何關(guān)于檢修的有效數(shù)據(jù)，在回裝過(guò)程中，我們只能通過(guò)計(jì)算和以前的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行逐步攻關(guān)，確定了一系列參數(shù)，并為下次同類(lèi)型設(shè)備的檢修提供參考。具體步驟如下：①分別依次回裝驅(qū)動(dòng)端陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的徑向軸承與止推軸承定位套、QJ310軸承內(nèi)圈(內(nèi)側(cè))、墊圈、軸承座、QJ310軸承內(nèi)圈(外側(cè))、軸端鎖片。②分別用塞尺測(cè)量陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)端與非驅(qū)動(dòng)端的墻板間隙，陽(yáng)螺桿為0.02、0.9 mm，陰螺桿為0.02、1.4 mm。③陰陽(yáng)螺桿間隙分配，這臺(tái)螺桿機(jī)的軸向力方向?yàn)轵?qū)動(dòng)端到非驅(qū)動(dòng)端，因此我們將陰陽(yáng)螺桿的墻板間隙分配為：陽(yáng)螺桿0.32、0.6 mm，陰螺桿0.32、1.1 mm。④間隙調(diào)整，在陰陽(yáng)螺桿的QJ310軸承內(nèi)圈(內(nèi)側(cè))處分別墊入0.3 mm的銅墊，使得轉(zhuǎn)子與墻板間的間隙增大到0.3 mm。此時(shí)從驅(qū)動(dòng)端到非驅(qū)動(dòng)端陰陽(yáng)螺桿的墻板間隙達(dá)到預(yù)想值：陽(yáng)螺桿0.32、0.6 mm，陰螺桿0.32、1.1 mm。⑤分別回裝陰陽(yáng)螺桿非驅(qū)動(dòng)端的徑向軸承與止推軸承定位套、QJ310軸承內(nèi)圈(內(nèi)側(cè))、墊圈、軸承座、QJ310軸承內(nèi)圈(外側(cè))、同步齒輪、軸端鎖片，值得注意的是回裝同步齒輪時(shí)，用0.1 mm厚的塞尺或銅皮塞入陰陽(yáng)螺桿嚙合線(xiàn)處，保證陰陽(yáng)螺桿嚙合線(xiàn)處的間隙為0.1 mm。⑥分別在陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的非驅(qū)動(dòng)端軸上用百分表測(cè)量軸向躥量，也就是碟簧的剩余預(yù)緊間隙，測(cè)量值均為0.32 mm。陰陽(yáng)螺桿非驅(qū)動(dòng)端增加碟簧的目的主要在于保證兩端止推軸承的游隙，查規(guī)范得知止推軸承游隙應(yīng)控制在0.02～0.03 mm，同時(shí)也是陰陽(yáng)螺桿的軸向竄動(dòng)。⑦在陰陽(yáng)螺桿的碟簧處分別增加0.3 mm的銅墊，按步驟⑤回裝后測(cè)得陰陽(yáng)螺桿的軸向竄動(dòng)量為0.02 mm，滿(mǎn)足規(guī)范要求，與此同時(shí)盤(pán)車(chē)正常。⑧復(fù)測(cè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，均正常機(jī)頭檢修結(jié)束。

3 噴油螺桿機(jī)故障分析及處理

空分裝置一臺(tái)噴油螺桿排氣溫度高于100 ℃報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)超過(guò)110 ℃聯(lián)鎖停機(jī)，該螺桿機(jī)型號(hào)為GA110-10，生產(chǎn)廠(chǎng)家為阿特拉斯，此壓縮機(jī)為噴油單級(jí)雙螺桿機(jī)型。

3.1 原因分析

從噴油螺桿機(jī)的系統(tǒng)原理入手分析，機(jī)組出現(xiàn)排氣溫度過(guò)高的原因有：①測(cè)量?jī)x表誤報(bào)。如果測(cè)量空壓機(jī)機(jī)頭出口處的熱電阻故障會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)組PLC信號(hào)不正確，有可能是假值。②冷卻系統(tǒng)。位于機(jī)組上方的排氣風(fēng)扇故障、冷卻器堵塞、冷卻水量不足均會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)排氣溫度過(guò)高。③潤(rùn)滑系統(tǒng)。潤(rùn)滑油老化、潤(rùn)滑油量減少、溫控閥動(dòng)作不良、油過(guò)濾器堵塞、高壓回油管和二次回油管堵塞均會(huì)造成排氣溫度過(guò)高。④主機(jī)再壓縮及過(guò)負(fù)荷。隨著主機(jī)軸承的磨損和轉(zhuǎn)子的磨損，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子內(nèi)漏逐漸嚴(yán)重，如果前一個(gè)壓縮腔的高壓油氣混合物泄漏到下一級(jí)工作壓縮腔內(nèi)繼續(xù)被壓縮，導(dǎo)致主機(jī)排氣溫度過(guò)高，此外壓縮機(jī)如果超負(fù)荷運(yùn)行，也會(huì)造成排氣溫度過(guò)高[2]。

3.2 故障原因排除

針對(duì)上述可能存在的故障原因，我們制定了詳細(xì)的處置方案，并安排班組實(shí)施，最終找到問(wèn)題所在，具體情況如下：①空壓機(jī)面板顯示排氣溫度過(guò)高，首先確認(rèn)測(cè)量排氣溫度的熱電阻有故障，用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀測(cè)量排氣測(cè)溫點(diǎn)附近管線(xiàn)溫度，測(cè)溫儀顯示102 ℃，與遠(yuǎn)傳溫度基本一致，排除是測(cè)量?jī)x表故障引起的報(bào)警和聯(lián)鎖。②機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中觀察隔音罩頂排氣風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況，正常；觀察空壓機(jī)面板上環(huán)境溫度顯示為38 ℃，顯示正常，排除排氣風(fēng)扇故障引起的機(jī)組排氣溫度高。③觀察油冷卻器循環(huán)水排水壓力，顯示為0.3 MPa，測(cè)量潤(rùn)滑油冷卻器前后溫差，溫差為23 ℃，溫差正常，排除冷卻器臟堵或循環(huán)水堵塞造成的冷卻器冷卻效果不佳，從而導(dǎo)致機(jī)組排氣溫度高[3]。④運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中觀察油氣分離器潤(rùn)滑油液位計(jì)，液位計(jì)正常，排除了由于潤(rùn)滑油量引起的排氣溫度高。⑤換上備用潤(rùn)滑油過(guò)濾器，排氣溫度依舊沒(méi)有降低，排除了因油濾堵塞引起的排氣溫度高。⑥因出現(xiàn)了排氣溫度過(guò)高的現(xiàn)象，懷疑會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油變質(zhì)造成惡性循環(huán)，將潤(rùn)滑油進(jìn)行取樣送檢化驗(yàn)，其中黏度、酸值、閃點(diǎn)均在10%范圍內(nèi)，機(jī)械雜質(zhì)和水含量均高于0.1%，符合規(guī)范，排除了因潤(rùn)滑油變質(zhì)引起的排氣溫度升高。⑦用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀測(cè)量機(jī)頭各部位溫度，無(wú)異常高溫，排除轉(zhuǎn)子內(nèi)漏嚴(yán)重的原因。⑧查看面板上加、卸載壓力，正常，排除由壓縮機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致的排氣溫度高。⑨打開(kāi)油氣分離器，檢查二次回油管是否堵塞，正常。拆掉高壓回油管檢查正常，排除高壓回油管和二次回油管堵塞造成排氣溫度過(guò)高的故障原因。⑩拆掉溫控閥，將溫控閥放入70 ℃溫水中，觀察閥芯動(dòng)作情況，發(fā)現(xiàn)閥芯動(dòng)作幅度小且不順暢。研究后，我們將溫控閥閥芯反裝到腔體，試車(chē)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題消除。

所以通過(guò)確定此臺(tái)設(shè)備排氣溫度高的根本原因在于溫控閥失效，導(dǎo)致進(jìn)入油冷卻器的油量減少，繼而導(dǎo)致機(jī)組排氣溫度長(zhǎng)時(shí)間偏高，嚴(yán)重時(shí)因高溫聯(lián)鎖停機(jī)。待甲方備件到后，維保班組更換機(jī)組溫控閥，排氣溫度恢復(fù)到了83 ℃，故障消除。

4 結(jié)語(yǔ)

兩臺(tái)螺桿式壓縮機(jī)檢修后，目前運(yùn)行穩(wěn)定，通過(guò)對(duì)上述故障的攻關(guān)處理，從而解決了存在的一系列問(wèn)題，一方面替業(yè)主節(jié)約了成本，另一方面設(shè)備檢修后的各項(xiàng)指標(biāo)均在規(guī)定的范圍內(nèi)，設(shè)備性能達(dá)到了業(yè)主要求，提高了客戶(hù)滿(mǎn)意度，此外通過(guò)兩種故障的摸索處理，維保人員對(duì)螺桿機(jī)的檢維修技術(shù)也獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。