火炬氣螺桿壓縮機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障原因分析及解決措施

冉永鋒

（恒逸實(shí)業(yè)（文萊） 有限公司，文萊）

1 引言

為實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益，廢氣回收利用具有重要意義。螺桿壓縮機(jī)吸收了容積式和離心式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：采用柴油噴液冷卻轉(zhuǎn)子，氣體冷卻效果好于往復(fù)式壓縮機(jī)，通過螺桿旋轉(zhuǎn)不斷變化的容積將氣體壓縮排除，穩(wěn)定性好且螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊易損件也少因而采用在火炬氣系統(tǒng)它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。但螺桿壓縮機(jī)依靠螺桿嚙合壓縮氣體使的內(nèi)部加工精密，安裝間隙控制要求高，同時工作容積不斷作回轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)氣體壓縮使得轉(zhuǎn)子存在較大的軸向力，或因設(shè)計難免盡善盡美，這些小的缺陷往往在運(yùn)行中帶來大的故障，會影響設(shè)備的完整性和裝置平穩(wěn)運(yùn)行。將這些小缺陷及時發(fā)現(xiàn)處理，對提高設(shè)備性能具有重要意義。

2 設(shè)備概況

火炬氣來自氣柜，經(jīng)一級壓縮冷卻后作為二級壓縮機(jī)進(jìn)氣，二級升壓后送至裝置。由氣路系統(tǒng)、柴油噴淋系統(tǒng)、干氣密封系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)組成機(jī)組完整的運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

在螺桿壓縮機(jī)殼體上部分別開進(jìn)排氣口，氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的陰陽轉(zhuǎn)子增壓后從排氣孔送出，陰陽轉(zhuǎn)子靠自身凹凸齒水線密封，轉(zhuǎn)子兩端設(shè)置干氣密封作為軸端密封，非驅(qū)動端設(shè)徑向軸承支撐轉(zhuǎn)子，驅(qū)動端設(shè)置徑向推力組合軸承起到支撐定位作用，非驅(qū)動端設(shè)同步齒輪，通過調(diào)整同步齒輪厚薄齒和推力軸承游隙來保證螺桿在氣缸中各個部位最佳間隙。一、二級壓縮機(jī)經(jīng)增速箱由電機(jī)帶動同時運(yùn)轉(zhuǎn)。

螺桿壓縮機(jī)軸向力平衡措施。

（1）利用平衡盤消除70%的軸向力

在LG72/0.9兩級火炬氣壓縮機(jī)組二級低壓側(cè)陽轉(zhuǎn)子上設(shè)平衡盤，平衡盤與平衡盤腔體有(0.05～0.1 mm) 的很小間隙形成平衡活塞。通過高壓潤滑油作用給平衡盤一個向高壓側(cè)的推力，消除70%的軸向力。

（2）驅(qū)動端設(shè)置徑向推力組合式軸瓦，起定位作用并承受剩余軸向力

本機(jī)組在驅(qū)動端采用徑向止推組合軸承，通過軸承座半圓墊片和軸上圓形調(diào)整圈厚度來控制推力軸承游(0.06～0.012 mm)、排氣端間隙(0.1～0.20 mm)。安裝時先對準(zhǔn)銷子眼，裝入副推力盤，依次裝入排端軸承座，推力軸承，主推力盤，裝入調(diào)整墊片并鎖緊軸承座緊固螺釘。主副推力盤共同限制了轉(zhuǎn)子位移區(qū)間，潤滑油通過軸承座上12個布油小孔作用到推力軸承形成油膜，潤滑油繼續(xù)通過推力軸承上12個對應(yīng)的布油孔（孔徑小于軸承座上布油孔） 作用到主推力盤上形成與軸向力相反的推力，以此消除剩余軸向力。

（3）設(shè)置平衡管，在排氣側(cè)設(shè)置同進(jìn)氣口短接相連通的平衡管，能及時將泄漏的高壓氣體引入進(jìn)氣口，即降低軸向力又減輕軸端密封負(fù)擔(dān)。

3 螺桿壓縮機(jī)運(yùn)行中的故障現(xiàn)象及原因分析解決

3.1 油封和呼吸閥漏油

在陽轉(zhuǎn)子軸端采用迷宮密封和骨架油封組合式油封，防止?jié)櫥托孤?，軸頸上設(shè)置與之相配的襯套，對軸起保護(hù)作用。骨架油封外底部設(shè)置泄漏回流管，聯(lián)通回油系統(tǒng)。經(jīng)迷宮密封和骨架油封泄漏的潤滑油順回油管流回油箱。增速箱頂部設(shè)呼吸帽，壓縮機(jī)端蓋頂部設(shè)2個排氣管。

3.1.1 泄漏原因分析

（1）迷宮密封空腔深度淺能量耗散不足，起不到逐級密封的良好效果，且迷宮密封未開設(shè)回油孔，不能讓潤滑油及時回入油箱，滯留在密封空腔中的潤滑油經(jīng)密封齒泵送給骨架油封，造成泄漏。

（2）油霧風(fēng)機(jī)功率小不能及時排出竄入回油系統(tǒng)的隔離氮?dú)夂瓦\(yùn)行中熱量產(chǎn)生的油氣，造成回油不暢，且骨架油封外底部設(shè)置泄漏回流管聯(lián)通回油系統(tǒng)造成潤滑油從管口噴出。

（3）增速箱呼吸帽接管太短油氣油氣不能及時冷卻回入油箱；隔離氮?dú)飧Z入回油系統(tǒng)且排氣管道沒有設(shè)置能將油氣分離部件，及時將潤滑油攔回油箱。

3.1.2 解決措施及思考

（1）重新測繪尺寸對空腔深度和齒間距重新設(shè)計計算，在密封空腔底部開回油孔，只需保留最后2道密封齒不要鉆透。

（2）和廠家溝通在保證隔離作用下將隔離氣壓力從0.002 MPa調(diào)到0.001 MPa，減少進(jìn)入回油系統(tǒng)的氮?dú)饬?，并對排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，加大排風(fēng)量，改善回油狀態(tài)。

（3）油封外端回油管改造，考慮回油管主要是將油封泄漏潤滑油及時回入油箱，一般只有泄漏量大時才可用到，但軸端泄漏大一般就需要檢修處理所以作用不大。可將它單獨(dú)設(shè)置，同回油系統(tǒng)隔開，防止?jié)櫥头祰姟?/p>

（4）改造增速箱呼吸帽將接管加長，給油氣冷卻空間。在排氣管加濾網(wǎng)使油氣中的潤滑油得以攔截，改造后效果明顯，呼吸帽和排氣管都不在帶油。

3.2 試運(yùn)行階段停車后出現(xiàn)轉(zhuǎn)子卡澀盤不動車

為了更好地控制排氣溫度，并有效地提高容積效率和絕熱效率，減少功耗及降低噪音。本機(jī)組采用柴油噴液撬體通過向轉(zhuǎn)子噴柴油冷卻，阻止壓縮介質(zhì)從高壓腔向低壓腔泄漏。在調(diào)試階段考慮實(shí)際情況和安全性采用空氣為壓縮介質(zhì)，循環(huán)水作為冷卻噴淋進(jìn)行調(diào)試。3套LG72/0.9兩級火炬氣壓縮機(jī)組調(diào)試完成后停車半小時盤車有2套機(jī)組二級壓縮機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子卡澀盤不動車。

3.2.1 盤不動車原因分析

（1）氣路系統(tǒng)管道閥門均為碳鋼材質(zhì)，易生銹腐蝕，吹掃爆破不徹底導(dǎo)致異物進(jìn)入機(jī)體。

（2）檢查轉(zhuǎn)子游隙和排端間隙，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)排端間隙預(yù)留小轉(zhuǎn)子游隙轉(zhuǎn)子游隙大，造成最小排端間隙不足；操作人員經(jīng)驗(yàn)不足，停車時平衡盤油壓沒有和壓縮機(jī)負(fù)荷降低同時調(diào)整，造成軸向力異常，將轉(zhuǎn)子推向排氣側(cè)，轉(zhuǎn)子端面同機(jī)體端面貼死在停機(jī)慣性力作用下將端面拉毛黏死。

3.2.2 解決辦法及措施

（1）機(jī)組調(diào)試前按標(biāo)準(zhǔn)要求對系統(tǒng)管路徹底爆破吹掃，考慮本機(jī)組管路彎頭多，爆破死點(diǎn)多，對管路重新分段爆破，在排出口設(shè)置潔白的靶板檢查，5 min內(nèi)靶板上無鐵銹和其他雜質(zhì)為合格口。

（2）檢查處理端面磨損重新調(diào)整安裝間隙。減小轉(zhuǎn)子游隙，增大最小排氣間隙，具體數(shù)據(jù)見表1。

3.3 止推盤旋轉(zhuǎn)定造成澆筑合金層損壞，拉斷軸溫測量探頭線

3.3.1 故障原因分析

止推盤通過定位銷和軸承座定位不隨軸旋轉(zhuǎn)，由于設(shè)計時將定位銷設(shè)計過短只能作用在止推盤澆筑巴氏合金層上，同載荷下巴氏合金屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于定位銷強(qiáng)度。

機(jī)組平衡盤油壓手動調(diào)節(jié)，與系統(tǒng)壓力變化具有滯后性，油壓過低或過高都會影軸向力。油壓低于排氣壓力對應(yīng)油壓時，受軸向力影響轉(zhuǎn)子游隙消耗排氣端面間隙變大，主推盤、止推盤、軸承座緊密貼合，隨軸旋轉(zhuǎn)的主推盤給止推軸承載荷大于巴氏合金屈服應(yīng)力時，止推盤旋轉(zhuǎn)澆筑合金層損壞，定位作用喪失。止推盤旋轉(zhuǎn)位置變化拉斷熱電偶線。

表1

3.3.2 故障處理

對定位銷進(jìn)行更換，將原先Φ6×10 mm的圓柱定位銷更換為Φ6×12 mm的圓柱銷，保證銷釘同定位槽頂間隙即可。

4 結(jié)論

螺桿壓縮機(jī)螺桿轉(zhuǎn)子要求精密設(shè)計加工都非常細(xì)致，其齒頂和端面上制有精致的密封棱邊，轉(zhuǎn)子與殼體之間的微小間隙就依靠這些棱邊來保證，因此對運(yùn)行介質(zhì)有嚴(yán)格要求，必須保護(hù)螺桿轉(zhuǎn)子型線和棱邊，不能有硬質(zhì)顆粒雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)體。同時轉(zhuǎn)子游隙和排氣端面間隙決定控制軸向力至關(guān)重要。本文通過對運(yùn)行中出現(xiàn)的軸封系統(tǒng)漏油、緊急停車后出現(xiàn)盤不動車、螺桿咬死、螺桿端面同排氣端蓋摩擦黏死、推力軸承止推盤定位銷脫槽等問題深入分析，不斷技改，在近半年來壓縮機(jī)運(yùn)行中漏油問題得到明顯改善，油封使用壽命延長，徹底改變了以往只要回油溫度升至40℃油封必漏的尷尬局面，也再未出現(xiàn)同類故障，優(yōu)化了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，延長運(yùn)行周期降低檢修頻次。