潘宇昌

（南京揚(yáng)子檢維修有限責(zé)任公司,江蘇 南京 210048）

揚(yáng)子石化PTA三裝置空壓機(jī)組2006年投入運(yùn)行,其中膨脹機(jī)回收裝置中的高溫高壓氧化尾氣膨脹做功，為壓縮機(jī)提供部分能量。膨脹機(jī)在2008年大修中發(fā)現(xiàn)背板變形嚴(yán)重，且投入運(yùn)行后氣封泄露嚴(yán)重采取了更換新氣封、背板機(jī)加修復(fù)等措施，但都未能根本解決問題。2010年大修中予以更換新型結(jié)構(gòu)背板，徹底解決了背板變形、氣封泄漏問題。

1 設(shè)備運(yùn)行、檢修概況

PTA三裝置空壓機(jī)組膨脹機(jī)屬三段齒輪式結(jié)構(gòu)，反應(yīng)尾氣依次在三級渦殼中膨脹作功，帶動渦殼中的葉輪轉(zhuǎn)動。1、2級葉輪共用一小齒輪軸，3級單獨(dú)使用一小齒輪軸，兩小齒輪軸同時帶動大齒輪輸出軸作功率輸出。該設(shè)備自運(yùn)行以來，氣封一直存在泄漏，同時在2008年檢修中發(fā)現(xiàn)背板已變形。從檢修角度分析可知：該背板作為氣封安裝的定位基準(zhǔn)，背板變形必然導(dǎo)致氣封間隙分配不均，進(jìn)而引起密封氣泄漏；而背板變形則是因為高溫尾氣膨脹作功時，渦殼、背板均受熱膨脹，但兩部件由于外形尺寸的較大差異，膨脹量各自不同，產(chǎn)生脹差。該背板與渦殼使用了止口定位形式，即這兩相連構(gòu)件間存在相互限制、約束，因此兩者間脹差導(dǎo)致金屬內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力[1]。機(jī)組反復(fù)啟動、停機(jī)形成的交變熱應(yīng)力，導(dǎo)致了部件的塑性變形。

2 新背板結(jié)構(gòu)及組裝難點分析

2.1 新背板結(jié)構(gòu)

針對以上問題，在2010年大修中，更換了新型結(jié)構(gòu)的背板，重點將背板與渦殼的定位方式由之前止口定位更改為了滑銷定位。該四件徑向滑銷在保證渦殼與背板周向定位的同時，并不限制背板與渦殼在直徑方向上的相對滑動，即允許兩部件受熱后產(chǎn)生相對漲差。

另背板通過滑銷系統(tǒng)定位安裝在齒輪箱體上，背板背部各有橫銷及縱銷，保證背板的膨脹收縮。

2.2 組裝技術(shù)難點

如前所述，舊背板由于熱應(yīng)力產(chǎn)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致背板滑銷長期受剪切力、擠壓力的作用，造成滑銷及齒輪箱體上的滑槽變形損壞。因此新背板組裝必須先重新找出其定位基準(zhǔn)，以便在齒輪箱體上加工制作新的定位滑槽。

新背板作為單獨(dú)改造的部件，需要在現(xiàn)場找出它與各相關(guān)部件的定位基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)試組裝，這屬于設(shè)備制造的繼續(xù)。具體到組裝的過程控制，常規(guī)檢修中無需拆裝的背板，在廠家技術(shù)手冊中缺乏相應(yīng)的組裝數(shù)據(jù)要求，這正是此次新背板組裝的技術(shù)難點。

3 組裝技術(shù)要求

3.1 膨脹機(jī)氣封間隙標(biāo)準(zhǔn)

膨脹機(jī)氣封座安裝至背板內(nèi)孔中，因此氣封與軸頸的配合間隙需通過背板的徑向位置調(diào)整來保證。間隙標(biāo)準(zhǔn)參見表1。

表1 氣封間隙標(biāo)準(zhǔn)

3.2 膨脹機(jī)渦殼葉輪配合間隙標(biāo)準(zhǔn)

膨脹機(jī)渦殼通過背板安裝至齒輪箱體，因此渦殼與軸系葉輪的配合間隙需通過背板的軸向位置調(diào)整來保證。間隙標(biāo)準(zhǔn)參見表2。

表2 渦殼葉輪配合間隙標(biāo)準(zhǔn)

4 現(xiàn)場組裝方案

4.1 背板徑向位置調(diào)整，控制氣封間隙

在現(xiàn)場制定了兩個方案，方案1：制作假軸，軸頭架表，頂絲動態(tài)調(diào)整背板位置。此方案雖然能作到動態(tài)監(jiān)測內(nèi)孔間隙，易控制背板與軸的對中度，但對制作的假軸精度要求高，同時檢修工期長，故決定采取方案2。方案2：拆卸氣封座的情況下，用內(nèi)徑千分尺測量軸與配合面距離，計算各方向調(diào)整量，反復(fù)調(diào)整。具體調(diào)整步驟如下：

﹙1﹚測量新背板與氣封座原始配合間隙，參考?xì)夥庾试S偏差，計算得出氣封間隙可能的最大超標(biāo)量。背板內(nèi)孔與氣封座沿軸向共有三道配合面，對各內(nèi)孔內(nèi)徑及氣封座外徑尺寸分別測量計算出其中最小配合間隙為0.09 mm。

而尾透說明書對此道氣封的間隙要求為：上：0.85 mm～0.95 mm；下：0.05 mm～0.15 mm；左：0.48 mm～0.52 mm；右：0.48 mm～0.52 mm；

可見0.09 mm相對與氣封可能的最小間隙0.90 mm,是可以容忍的，不足以引起氣封磨損。

﹙2﹚氣封座拆除下線的情況下，背板首次安裝上線，以軸為基準(zhǔn)粗調(diào)中心后，使用內(nèi)徑千分尺寸量取背板內(nèi)孔配合面與軸的距離，取圓周方向共四點位置。

﹙3﹚高低方向以測量所得距離計算出托架下所需調(diào)整墊片的厚度。調(diào)整過墊片后再行復(fù)核，反復(fù)調(diào)整。

﹙4﹚以背板粗調(diào)中心測得的橫向配合面距離，計算出所需調(diào)整量。架表監(jiān)控，用頂絲將背板橫向調(diào)整到對中位置。

﹙5﹚待背板內(nèi)孔與軸系完全對中后，側(cè)面架兩塊百分表監(jiān)控，保證背板在下一步驟的軸向位置調(diào)整過程中無橫向位移。

﹙6﹚最終背板組裝到位后，測量所得氣封間隙均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

4.2 背板軸向位置調(diào)整，控制葉輪與渦殼軸向間隙

渦殼與葉輪軸向間隙在現(xiàn)場通過塞尺直接測量無作業(yè)空間，且多點測量數(shù)據(jù)欠缺精度。對設(shè)備結(jié)構(gòu)仔細(xì)分析后我們制定了推軸法測量，具體步驟如下：

﹙1﹚臨時安裝渦殼，以葉輪為基準(zhǔn)，調(diào)整葉輪與渦殼對中度達(dá)到要求后，緊固渦殼與背板連接螺栓。

﹙2﹚參見圖1在安裝止推軸承的情況下，使用液壓頂將軸推至渦殼側(cè)。測量此時齒輪端面與齒輪箱殼體間隙X=105.42 mm。

圖1 1、2級軸系葉輪—渦殼間隙測量方法示意圖

﹙3﹚拆卸止推軸承，使用液壓頂將軸推至少葉輪與渦殼接觸為止。測量此時齒輪端面與齒輪箱殼體間隙X′=103.17 mm。

﹙4﹚計算如下，渦殼與葉輪間隙為：X-X'=105.42 mm-103.67 mm=1.75 mm而要求為2.80 mm～2.90 mm：可知渦殼與背板需要整體向前推進(jìn)1.05 mm～1.15 mm。

﹙5﹚在背板背后兩端架百分表，保證背板平行前移動。使用液壓頂將背板整體推進(jìn)1.10 mm，同時監(jiān)控在調(diào)整背板軸向位置時無橫向偏移。

﹙6﹚最終背板組裝到位，測量渦殼與葉輪軸向間隙，均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

5 結(jié)論

此次背板改造的重點在于將背板與渦殼原先的止口定位更改為滑銷定位，有效的解決了由于漲差引起的背板變形問題。調(diào)試組裝過程中新背板的重新定位是難點所在，我們通過逆向思維，以控制最終的氣封間隙及渦殼間隙為手段，調(diào)整出背板的正確位置。通過此次改造、檢修，氣封泄漏、背板變形問題得到解決，機(jī)組得以穩(wěn)定運(yùn)行，確保了裝置的長周期、高負(fù)荷生產(chǎn)。

[1]任曉善.化工機(jī)械維修手冊中卷.[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004，52-56.