曾欽繁，莫才頌

（1.茂名市生產(chǎn)力促進中心，廣東 茂名 525000；2.廣東石油化工學院，廣東 茂名 525000）

某石化油品車間氣柜瓦斯氣回收螺桿壓縮機組的主要作用是：將煉油廠排放的過剩瓦斯通過壓縮增壓后，輸運到社會中使用，從而避免排放燃燒造成環(huán)境污染，以此節(jié)約了資源，增加了企業(yè)效益。該機組有兩臺壓縮機，于2004年安裝投入進行，自2011年以來頻繁出現(xiàn)機械故障，致使每次運行周期極短，只有10天左右。所以，機械故障已成為迫切需要解決的問題。

1 螺桿壓縮機性能參數(shù)及工作原理

1.1 性能參數(shù)

螺桿壓縮機性能參數(shù)為:壓縮機型號為LG30/0.8；容積流量為30 m3/min(入口狀態(tài))；吸氣壓力為0～10 kPa(G)；吸氣溫度為-10～40℃；排氣壓力為0.6～0.8 MPa(G)；排氣溫度為≤80℃；潤滑油壓為0.3～0.6 MPa(G)；密封油壓為0.8 MPa(G)；循環(huán)量為100 L/min；柴油油壓為0.2～0.4 MPa(G)；循環(huán)量為8～12 T/h；電機功率為220 kW；轉(zhuǎn)速為2 950 r/min。

1.2 工作原理

螺桿壓縮機機殼由進氣座、氣缸體、排氣座、前端蓋和后端蓋等部分組成，如圖1所示。其陰陽轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子外圓與氣缸體之間以及轉(zhuǎn)子端面與氣缸端面之間均保持極小的間隙，在壓縮氣體過程中，既保證沒有摩擦又起到密封作用，可以使壓縮機達到較低的漏氣損失和機械磨損的目的，從而獲得較高的效率。間隙是由同步齒輪和軸承保證的?？紤]到熱膨脹對氣缸內(nèi)極小間隙的影響，噴入柴油進行冷卻，控制氣體的出口溫度小于80℃。經(jīng)壓縮后的氣體，通過分液罐使其與柴油分離，氣體被輸送到瓦斯管網(wǎng)，而柴油經(jīng)冷卻后循環(huán)使用。陽轉(zhuǎn)子有四個凸齒，陰轉(zhuǎn)子有六個凹齒，兩個轉(zhuǎn)子直徑相同，轉(zhuǎn)子齒頂上和端面上加工有精致的密封棱邊。兩個螺桿轉(zhuǎn)子的傳動比和兩個大小同步齒輪的傳動比完全相同。

圖1 螺桿壓縮機構(gòu)件示意圖

2 故障原因分析

2.1 故障形式

壓縮機的主要故障形式表現(xiàn)為：在運行過程中，振動超標、聲音大。

2.2 故障原因分析

通過檢修記錄和現(xiàn)場設備實物分拆后對比，針對壓縮機振動超標、聲音大的問題等進行分析，找出所有造成壓縮機產(chǎn)生故障的末端因素。根據(jù)其工作原理，造成壓縮機故障的原因通常有如下幾種情況。

（1）機組聯(lián)軸器對中

機組進氣座軸承箱部位水平振動值最大，在10.5～13.0 mm/s之間，嚴重超標，而且運行聲音較大，可能與對中有關。于是重新打表測量，發(fā)現(xiàn)偏差很小，外圓和張口都小于0.05 mm。

結(jié)論：可以排除聯(lián)軸器對中原因。

（2）氣缸內(nèi)積液、冷卻柴油噴入過量、介質(zhì)流量影響

在開機前，打開氣缸底部的排污閥，排干積液，在開機后，振動現(xiàn)象仍然很大，打開排污閥發(fā)現(xiàn)泄露的瓦斯氣中有大量柴油，關小柴油入口閥，振動有所降低（降低2～3 mm/s）。為了考慮瓦斯氣介質(zhì)的流量對振動是否會有影響，繼續(xù)對其進行試驗，通過開關出口閥控制介質(zhì)流量，機組振動的變化不是很明顯。

結(jié)論：壓縮機開機前必須排空氣缸內(nèi)的冷卻柴油，否則壓縮機啟動負荷大或不能啟動。在運行過程中，冷卻柴油過量會造成壓縮機振動，應該在保證機組出口溫度小于80℃的情況下，使冷卻柴油循環(huán)量盡量少。因此，介質(zhì)流量變化對機組振動沒有明顯影響。

（3）軸承方面原因

機組運行聲音較大，有較輕異常聲響。在兩端軸承箱部位采集振動數(shù)據(jù)，在頻譜圖上可以看出機組陽、陰轉(zhuǎn)子的運行工頻分別是49.5 Hz和33 Hz，振動幅值較高，它們的二倍頻、三倍頻……振動幅值迅速減小，由于一倍頻（工頻）振動幅值比較突出，有可能存在轉(zhuǎn)子不平衡問題。把壓縮機兩端的軸承型號輸入軟件中，頻譜圖上出現(xiàn)該類型軸承的外圈、內(nèi)圈、保持架、滾動體的振動頻率標識線，發(fā)現(xiàn)每個軸承的四個振動頻率振幅很小。

結(jié)論：壓縮機兩個轉(zhuǎn)子有可能存在不平衡，只能在壓縮機解體后對兩個轉(zhuǎn)子做動平衡試驗。軸承的振動頻率振幅很小，軸承沒有故障，可以排除軸承原因。

（4）轉(zhuǎn)子內(nèi)是否有異物

瓦斯回收螺桿壓縮機以前出現(xiàn)過氣缸入口部位結(jié)滿硫磺結(jié)晶體的情況。通過拆卸檢查壓縮機吸氣過濾器，相對干凈，氣缸內(nèi)部也比較干凈。

結(jié)論：壓縮機盤車也沒問題，可以排除氣缸內(nèi)存在異物。

（5）出入口管線與機組振動頻率形成共振

機組出入口管線振動較大，很有可能影響到機組。拆除進出口法蘭短節(jié)，用空氣對機組試車，機組振動的變化仍然不明顯。測量基礎和底座振動，比較小，這表明問題還是出在機組本身上。

結(jié)論：頻率形成共振不是主因。

（6）聯(lián)軸器

聯(lián)軸器是膜片式，運行時沒有異響，檢查對輪、短節(jié)和膜片也沒有損傷或裂紋。

結(jié)論：可以排除聯(lián)軸器原因。

（7）同步齒輪磨損與松動

同步齒輪的作用保證兩個螺桿轉(zhuǎn)子之間的嚙合間隙以及反轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子型面背部不擦碰。陰轉(zhuǎn)子上的被動同步齒輪由輪轂和厚、薄齒三大件組成。陰陽轉(zhuǎn)子間的嚙合間隙以及同步齒輪的嚙合側(cè)隙就是分別依靠輪轂和厚齒、厚齒和薄齒的相對角度關系調(diào)整獲得的，如圖2所示。打開外端蓋，檢查大小同步齒輪，發(fā)現(xiàn)同步齒輪大齒輪有三個齒的工作面存在剝落，出現(xiàn)點蝕（見圖3），有很明顯的點蝕坑（見圖4），而且齒輪的齒面磨損嚴重，齒輪的漸開線齒廓遭到嚴重的破壞，從而在齒輪嚙合的時候，產(chǎn)生了空回，造成了大的振動和噪聲，而圓錐銷和緊固螺釘沒有松動跡象。

圖2 同步齒輪示意圖

圖3 點蝕

圖4 點蝕坑

結(jié)論：同步齒輪的齒面磨損與齒面點蝕是造成故障的主要原因。

（8）螺桿嚙合間隙、螺桿排氣端面間隙與同步齒輪嚙合側(cè)隙

螺桿嚙合間隙、螺桿排氣端面間隙、同步齒輪嚙合側(cè)隙，這三個數(shù)據(jù)保證了螺桿壓縮機兩個轉(zhuǎn)子以及氣缸之間有很小的間隙，在運行時不接觸。而且這三個數(shù)據(jù)是可以調(diào)整的，如果調(diào)整不當，就會發(fā)生轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與定子之間碰磨，造成事故。

用塞尺測量螺桿嚙合間隙，發(fā)現(xiàn)圓弧側(cè)嚙合間隙為0.10～0.13 mm，擺線側(cè)嚙合間隙為0.40～0.45 mm，存在嚴重失調(diào)現(xiàn)象。用兩個杠桿百分表測量同步齒輪嚙合側(cè)隙為0.04 mm，在0.03～0.06 mm的標準以內(nèi)。

結(jié)論：螺桿嚙合間隙失調(diào)是主要原因。

3 故障處理措施

（1）減少柴油循環(huán)量。

（2）重新更換同步齒輪大齒輪,按技術(shù)要求裝配。

（3）調(diào)整螺桿嚙合間隙。

松開厚齒和輪榖之間的圓錐銷和螺釘，使厚齒和輪榖之間發(fā)生輕微轉(zhuǎn)動，反復操作和測量，直到螺桿齒型兩側(cè)嚙合側(cè)隙基本相同為止。此時，圓錐銷孔已輕微錯位，用1:50圓錐鉸刀鉸孔，在圓錐銷上涂紅丹粉檢驗合格后，打緊圓錐銷。

（4）效果檢查

組裝進出口法蘭，機組重新試車，振動值降低很多，軸承箱部位水平振動值：進氣座4.2～5.8 mm/s，排氣座2.2～.4 mm/s之間，在合理值范圍內(nèi)，運行聲音也有所降低。

4 結(jié)束語

通過減少柴油循環(huán)量、更換同步齒輪與重新調(diào)整螺桿嚙合間隙，使機組的振動值降低很多，進氣座振動平穩(wěn)，機組安全運行，保證了過剩瓦斯的輸運，避免了火炬燃燒的環(huán)境污染與可能發(fā)生的轉(zhuǎn)子碰磨事故，為企業(yè)增加了效益。

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