阿特拉斯透平空壓機(jī)的檢修標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)施

辛庚嘉，王學(xué)斌，張連崗

（1.陽谷祥光銅業(yè)有限公司，山東聊城 252300；2.冠縣職業(yè)教育中心，山東聊城 252599；3.山東益豐生化環(huán)保股份有限公司，山東濱州 256500）

0 引言

阿特拉斯G109 型空壓機(jī)因裝機(jī)量較小，暫無系統(tǒng)性的設(shè)備檢修標(biāo)準(zhǔn)和全面的設(shè)備檢修實(shí)施流程。以阿特拉斯G109 型透平空壓機(jī)為基準(zhǔn)，結(jié)合長期對設(shè)備檢修工作的經(jīng)驗(yàn)和技能，針對各個(gè)部位和重點(diǎn)檢修環(huán)節(jié)進(jìn)行分析研究。

1 空壓機(jī)的工藝位置及用途

大型透平空壓機(jī)因其設(shè)備的獨(dú)一性和設(shè)備設(shè)計(jì)的局限性，在對設(shè)備的編撰說明中均沒有系統(tǒng)的檢修管理體系。結(jié)合深冷制氧裝機(jī)的阿特拉斯G-109 透平空壓機(jī)，結(jié)合其工藝的獨(dú)有性，對其設(shè)備維護(hù)做了系統(tǒng)性檢修管理，并結(jié)合設(shè)備的技術(shù)層面對其進(jìn)行逐點(diǎn)剖析。

透平空壓機(jī)因運(yùn)行噪聲較大，包括在隔音隔熱空間內(nèi)。額定出口壓力為：絕壓0.62 MPa；主油泵油壓：2.5 MPa；流量：153 500 m3/h；功率：14 000 kW。其通過進(jìn)氣濾芯和三級壓縮進(jìn)入主管道，隨后進(jìn)入空氣預(yù)冷系統(tǒng)，為30 000 Nm3/h 深冷制氧機(jī)組提供充足氣源。

2 空壓機(jī)的主要部件及現(xiàn)場調(diào)整

2.1 主要部件

①導(dǎo)葉：一級進(jìn)口導(dǎo)葉和二級進(jìn)口導(dǎo)葉；②齒輪箱：類別為斜齒輪傳動，主軸帶動一級（一級、二級葉輪）、二級（三級葉輪）高速軸；③軸封：類別為碳環(huán)浮動密封，有一、二、三級軸封，其中一、二級軸封零件相同；④聯(lián)軸器：齒輪箱與電機(jī)為膜片聯(lián)軸器連接。

2.2 電機(jī)軸瓦潤滑的調(diào)整

主電機(jī)開啟后，要保證油視鏡油位在60%～75%為最佳，保證油壓在0.12～0.18 MPa。非驅(qū)動端壓力會整體偏低，可調(diào)節(jié)閥門，使前后均在油壓允值內(nèi)。

2.3 預(yù)旋器調(diào)整與設(shè)定

一級導(dǎo)葉用于進(jìn)氣量調(diào)整，開度允值為0°～100°，將實(shí)際開度7°～8°設(shè)定為原始0°；二級導(dǎo)葉為輸出壓力的調(diào)整（實(shí)用價(jià)值不高）開度允值為0°～100°（刻度量程-20°～+80°），實(shí)際開度40°設(shè)為原始0°；空壓機(jī)在開車后，一級導(dǎo)葉開機(jī)開度為25°，放空閥全開，當(dāng)空壓機(jī)爬坡完成后，針對后續(xù)純化系統(tǒng)升壓和氣量需求，逐步關(guān)閉放空閥。在放空閥開度在2°以內(nèi)時(shí)，可調(diào)整一級導(dǎo)葉。在機(jī)組氣量需求提升后，逐步提升開度。放空閥在2°以上時(shí)，一級導(dǎo)葉連鎖無法調(diào)節(jié)。放空閥為開關(guān)主工藝時(shí)使用，正常運(yùn)行時(shí)間內(nèi)為關(guān)閉狀態(tài)。

2.4 運(yùn)行中的報(bào)警及調(diào)整

天氣潮濕時(shí)，壓縮氣中飽和水汽凝結(jié)，0 級、3 級軸瓦振動值升高，至40～50 μm/s 并常伴隨大幅波動。一般易發(fā)生在3～4 月和9～10 月，期間應(yīng)加強(qiáng)點(diǎn)檢，調(diào)整疏水確保設(shè)備持續(xù)運(yùn)行，提前清理進(jìn)氣濾芯。針對于此類情況，少數(shù)廠家改裝了葉輪在線自清洗設(shè)備，實(shí)際使用上亦存在一定預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)，可作為預(yù)案，進(jìn)一步考量。

設(shè)備油溫要求油箱內(nèi)定為48 ℃，溫控閥調(diào)節(jié)溫度控制在45～51 ℃；因現(xiàn)場油冷設(shè)置為3 臺，可根據(jù)油溫要求進(jìn)行啟閉調(diào)整。

當(dāng)設(shè)備檢測出現(xiàn)非正常大幅波動時(shí)，為保證生產(chǎn)持續(xù)，可引出變送器數(shù)據(jù)，在DCS 上將其屏蔽，在確保設(shè)備正常的情況下繼續(xù)運(yùn)行。檢修時(shí)可增加一套輔助驗(yàn)證的傳感器。

現(xiàn)場循環(huán)水系統(tǒng)，為避免冷卻器阻塞、管壁腐蝕等，在冷卻設(shè)備進(jìn)出端口，可增設(shè)鋅鎂棒進(jìn)行陽極保護(hù)。

3 設(shè)備日常故障及處理辦法

3.1 工裝選擇

要熟知與之匹配的專屬吊裝工具。吊裝時(shí)緊固到位，先試吊調(diào)整平衡。吊車選用：機(jī)體部件——50 t 汽車吊；機(jī)體、電機(jī)——130 t 汽車吊；中間冷卻器——260 t 汽車吊。

3.2 預(yù)旋器清理與調(diào)整

預(yù)旋器執(zhí)行器為氣動執(zhí)行器，工作壓力為0.5～0.8 MPa。因進(jìn)氣酸性和雜質(zhì)原因，易造成球軸承處的結(jié)碳和磨損，出現(xiàn)卡澀。中間部分有風(fēng)帽、導(dǎo)流體、導(dǎo)葉卡套，其中導(dǎo)葉兩端的球軸承和非金屬軸承易在卡澀后出現(xiàn)磨損和氣蝕，是主要更換件。執(zhí)行器連桿，在拆除時(shí)應(yīng)提前分離，防止吊裝不均勻使其絲頭處斷裂。解體預(yù)旋器時(shí)，考慮卡澀程度，易選用煤油、第奧克斯等介質(zhì)浸泡后拆除，確保支撐板、外部殼體等無應(yīng)力變形。

3.3 葉輪清洗

隨著壓力升高和空氣中水與雜質(zhì)的凝結(jié)，二、三級葉輪整體腐蝕、結(jié)垢相對更為嚴(yán)重。①葉輪表面積灰清洗，清洗劑選用第奧克斯除垢劑。將其噴在葉輪表面上，用毛刷與竹片對葉輪表面積灰及碳化物進(jìn)行刷洗；②對于金屬雜質(zhì)的腐蝕和附于表面的結(jié)晶，選用威猛先生清除，可自制銅管清除工具；③二、三級閉式葉輪，內(nèi)壁氣體導(dǎo)流槽的清理，可使用內(nèi)窺鏡和鏡子確認(rèn)位置后清除；④清洗時(shí)要用導(dǎo)流板、塑料布等將沖洗的水及清洗劑引出蝸殼；⑤用壓縮空氣吹干葉輪及蝸殼表面（葉輪表面粘附物≤3～5 mg，葉輪密封槽內(nèi)吹掃干凈）；⑥清洗好的葉輪用干凈的細(xì)棉布遮住。對于葉輪風(fēng)帽的清洗應(yīng)特別重視，如腐蝕嚴(yán)重，應(yīng)對葉輪盡早拆除，進(jìn)行動平衡修正。

3.4 葉輪側(cè)隙

每次拆裝葉輪或清理，都應(yīng)做好各項(xiàng)間隙的記錄和比對，以便于為設(shè)備整體機(jī)械性能做最優(yōu)化保全。葉輪與蝸殼間隙A 數(shù)值，一級5.33 mm，二級3.77 mm，三級，3.95 mm。

3.5 葉輪拆裝

設(shè)備帶有花鍵小齒輪的葉輪螺栓為右旋螺紋，拆卸葉輪前，將其仔細(xì)支撐好，一旦拆掉葉輪螺母，無論何種情況下都不得讓葉輪拉緊螺栓承受葉輪重量。葉輪與高速軸，通過葉輪芯軸連接，依靠端面齒和定位銷定位。采用設(shè)備隨帶的液壓張緊裝置拆卸葉輪螺母。扭力以及壓力設(shè)定如下：一級葉輪拆裝FV：1308.5 kN，PV：114.3 MPa；二級葉輪拆裝FV：1349.9 kN，PV：117.9 MPa；三級葉輪拆裝FV：588.4 kN，PV：51.4 MPa。

3.6 齒輪箱拆裝和螺栓熱緊

齒輪箱拆裝中，主要掌握吊裝的平衡和人員多點(diǎn)檢測的配合。選4 根M24 絲頭的導(dǎo)向桿，3 臺倒鏈用于調(diào)整，主向倒鏈緩緩提升，上下箱體離隙5 mm 左右，調(diào)整兩側(cè)倒鏈精找平衡，在提升約20 mm 后，吊車緩慢提升，觀察不要碰兩側(cè)蝸殼和主齒輪。拆除后對上蓋安裝面涂抹防銹油，并安全擺放。簡單檢測后，應(yīng)首先用配有牽引繩的橡膠墊將箱體內(nèi)回油孔防護(hù)，防止檢修時(shí)工器具掉落。檢修期間，如遇風(fēng)塵或珠光砂等，應(yīng)提前將齒輪箱遮擋，以對齒輪形成保護(hù)。對于現(xiàn)場檢修時(shí)，管道連接多采用風(fēng)力扳手緊固，對于齒輪箱、軸承座等優(yōu)先使用扭矩扳手緊固。在設(shè)備試車后，機(jī)體和蝸殼等溫度整體上升，機(jī)體膨脹，應(yīng)力釋放，應(yīng)再次對螺栓檢查并緊固。

3.7 一級擴(kuò)壓器及蝸殼拆裝

一級葉輪為開式葉輪，在安裝擴(kuò)壓導(dǎo)流器時(shí)應(yīng)首先壓鉛絲測量間隙，現(xiàn)場調(diào)配需二次拆裝。①一級擴(kuò)壓器與葉輪端蓋以8件M10×35 內(nèi)六角螺栓連接，擴(kuò)壓器厚度20 mm，如內(nèi)孔螺紋劃傷，可選備用螺孔，必要時(shí)增加螺紋牙套；②為保證葉輪與擴(kuò)壓器間間隙，可依據(jù)磨損尺寸調(diào)配，原始1.5 mm 銅皮。C 值（R529 mm）基準(zhǔn)：2.57 mm，D 值（R406 mm）基準(zhǔn)：1.57 mm；③拆裝端蓋時(shí)用頂絲均勻定位，內(nèi)置緊固螺柱要提前旋入，確保端蓋均勻安裝；④各級端蓋安裝時(shí)專用吊裝工具，3 臺倒鏈實(shí)時(shí)調(diào)整保證平衡。

3.8 軸瓦檢測與清理

設(shè)備主軸瓦為普通軸瓦，高速軸瓦為5 片可傾瓦塊軸承，止推軸承為米歇爾式軸承。定位銷孔使用M4、M8 加長螺柱。如運(yùn)行中各級軸瓦振動值和位移相對穩(wěn)定，現(xiàn)場檢測主要集中在軸瓦結(jié)碳狀況和止推面的磨損情況（對于0 級止推軸承可以考慮更換為金斯伯雷式軸承，以保護(hù)高速軸的穩(wěn)定性）。消除積碳和磨痕，優(yōu)先使用工業(yè)百潔布清理，如磨痕稍重，做好記錄后，使用2000 目鏡像砂紙對其清除。軸端積碳也是清理重點(diǎn)，軸瓦清理復(fù)位完成后，要對齒輪箱進(jìn)行盤車，對高速齒輪軸徑向跳動在線檢測0.03 mm 以內(nèi)。

3.9 軸封檢測

設(shè)備主軸軸封為迷宮密封，浮動碳環(huán)結(jié)構(gòu)。一、二級為同一型號；對于軸封的檢測主要集中在:碳環(huán)磨損情況、鎖緊彈簧的張緊力檢測、內(nèi)部積灰清理、對軸的磨損情況等。拆除和安裝時(shí)使用工裝導(dǎo)套，前期檢查清理，確保導(dǎo)套光潔度。浮動碳環(huán)為三瓣式，在試裝鎖緊彈簧后，將其安裝固定于軸封主體卡槽內(nèi)。對高速軸安裝位置的積灰積碳進(jìn)行清除。測算軸徑與碳環(huán)內(nèi)徑對比下的過盈量，確保彈簧在正常工作下的鎖緊力在允值范圍內(nèi)。此項(xiàng)拆裝進(jìn)行時(shí)，要確?，F(xiàn)場環(huán)境無浮沉等雜質(zhì)。

3.10 膨脹節(jié)調(diào)整與無應(yīng)力連接

排氣膨脹節(jié)的外螺母緊固鎖緊，內(nèi)螺母松5 mm 間隙并鎖緊。進(jìn)氣膨脹節(jié)給予設(shè)備一定的應(yīng)力釋放時(shí)間后，內(nèi)、外螺母緊固鎖緊。管道兩端與膨脹節(jié)對接口同軸度誤差為±5 mm；上下、左右的偏差位移角度為±0.1°；膨脹節(jié)合理安裝長度為L±20 mm；綜合現(xiàn)場對中的精準(zhǔn)度，在安裝各級管道抱箍時(shí)，需要用到框式水平儀，置于齒輪箱側(cè)面基準(zhǔn)面上，抱箍鎖緊時(shí)，確保水平儀變化在0.05 mm 以內(nèi)。內(nèi)置膠圈安裝時(shí)涂抹凡士林，防止高溫開裂。

3.11 設(shè)備對中

進(jìn)行冷對中時(shí)，驅(qū)動器和壓縮機(jī)溫度應(yīng)盡量相同，以確保電機(jī)和壓縮機(jī)在同一膨脹系數(shù)。先開啟輔助油泵，用50 t 吊車輔助盤車，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，調(diào)整激光對中儀，可消除聯(lián)軸器自身撓性誤差。對中要求：電機(jī)側(cè)高0.98±0.05 mm，左右偏差±0.05 mm。記錄慣性停車時(shí)間，一般為15 min。

3.12 油品檢測與更換

要對油濾以及油霧濾芯進(jìn)行檢查，視情況更換。其間加強(qiáng)對油品的維護(hù)，做好定期檢測。

3.13 管道防腐與冷卻器清理查漏

管道防腐用于保護(hù)管道內(nèi)壁，避免腐蝕、氣蝕等造成金屬銹蝕脫落，對葉輪造成損傷。首先噴砂，銹蝕清理后均勻噴涂環(huán)氧富鋅底漆；同時(shí)對其壁厚進(jìn)行多點(diǎn)測量、記錄。中冷查漏，為檢修時(shí)內(nèi)檢，依據(jù)日常疏水閥排水情況。水分增多會進(jìn)入葉輪，對其造成沖蝕等。對于冷卻器內(nèi)隔板，應(yīng)著重檢查，氣蝕等使隔板腐蝕、脫落，變薄等應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。腔體的雜質(zhì)用吸塵器清除，修補(bǔ)后噴涂環(huán)氧富鋅底漆。

3.14 檢測探頭測試與調(diào)整

現(xiàn)場振動探頭調(diào)整間隙電壓，位移探頭調(diào)整芯軸中間位；振動探頭間隙電壓基準(zhǔn)為6 V，一、二級高速轉(zhuǎn)子軸位移量為0.245 mm、0.24 mm。報(bào)警值設(shè)置為-0.30 mm，+0.25 mm。

3.15 拆檢項(xiàng)目的確立

檢修項(xiàng)目的設(shè)定，先確保必要的備品備件，依時(shí)間限定優(yōu)先處理有劣化趨勢或已經(jīng)形成潛在故障的相關(guān)零部件。正常維護(hù)中，葉輪的清理和管道的防腐為首要項(xiàng)目，其次，油品的質(zhì)檢和更換，油冷卻器的清理，煙氣風(fēng)機(jī)的檢修清理，油濾、油霧濾芯、煙氣風(fēng)機(jī)濾芯等應(yīng)及時(shí)維護(hù)。

以當(dāng)下運(yùn)維周期，每年檢查預(yù)旋器，每兩年檢查軸瓦和軸封，葉輪和齒輪軸的動平衡根據(jù)其腐蝕、磨損情況進(jìn)行。中冷在每次年修使用除垢劑、清洗液高壓循環(huán)清理，如有漏水現(xiàn)象，視情況抽出芯子及時(shí)打壓封堵。電機(jī)的C 級維護(hù)應(yīng)每年修進(jìn)行，軸瓦側(cè)隙和繞組電壓等進(jìn)行檢測調(diào)整。O 形圈、非石棉墊片等根據(jù)現(xiàn)場情況，及時(shí)更換。

4 試車

（1）試車可分為4 個(gè)步驟：①模擬試車，對規(guī)定的設(shè)備條件模擬，含啟動連鎖，各個(gè)程序功能塊，啟閉順序等；②驅(qū)動試車，針對初次試車或齒輪軸更換拆裝后的試車，時(shí)間在30 min 以內(nèi)，記錄慣性停車時(shí)間；③單體試車，啟動壓縮機(jī)，空載運(yùn)行一段時(shí)間，進(jìn)行機(jī)械試運(yùn)行，建議運(yùn)行約4 h；④連線試車，逐步給壓縮機(jī)加載，直到達(dá)到設(shè)計(jì)值，記錄所有測量值。

（2）試車方案和記錄：設(shè)備試車應(yīng)提前依據(jù)檢修等級和內(nèi)容進(jìn)行編制試車方案，并在試車時(shí)做好現(xiàn)場確認(rèn)和記錄。對水、電、油、氣、汽等加以確認(rèn)。因?qū)Ω鞴芸诜ㄌm，在拆裝后，需要熱緊，在試車后，也應(yīng)對現(xiàn)場再次確認(rèn)后進(jìn)行優(yōu)化完善。

5 設(shè)備的節(jié)能降耗

節(jié)能降耗是大功率用能設(shè)備的必修科目。深冷氧單耗做到0.42°/Nm3；空壓機(jī)的運(yùn)行能耗，首先要熟知其后期工藝，做好入口氣量、壓力的調(diào)整，最優(yōu)化的能耗滿足后方需求；其次依據(jù)設(shè)備運(yùn)行耗能的季節(jié)差額，做好本體的節(jié)能降耗。油溫：油冷卻器和油加熱器的調(diào)整，降低能耗；疏水：壓力調(diào)控疏水，開度調(diào)整，減少壓縮氣的泄漏量；油品：齒輪傳動中，油品質(zhì)量下的能耗差額，適時(shí)油溫調(diào)控；導(dǎo)葉：進(jìn)氣導(dǎo)葉和增壓導(dǎo)葉的開度調(diào)整等。

6 結(jié)語

阿特拉斯透平空壓機(jī)在運(yùn)行中會受到葉輪灰塵、濕度等多個(gè)方面的影響。在當(dāng)前，對于大型透平空壓機(jī)設(shè)備的檢修并沒有統(tǒng)一的修復(fù)流程。結(jié)合銅業(yè)GT109 阿特拉斯空壓機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)剖析和切實(shí)實(shí)踐修復(fù)。秉持該檢修標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)控制，使得設(shè)備在運(yùn)行十余年來從未出現(xiàn)過設(shè)備跳車等突發(fā)故障。對今后大型空壓機(jī)設(shè)備的維修和保養(yǎng)有著極大的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。