肖裕君

（漣源鋼鐵集團(tuán)有限公司機(jī)動(dòng)設(shè)備部，湖南婁底 417009）

1 基本情況

漣鋼能源中心21000制氧機(jī)組配套低壓氮壓機(jī)為沈鼓齒輪公司在引進(jìn)德國德馬格技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)的S V K 16—3 S型機(jī)組，3級(jí)壓縮，出口壓力0.8 M Pa（G）。機(jī)組于2005年投產(chǎn)，出廠時(shí)主油泵為S N H型螺桿泵，運(yùn)行兩年左右時(shí)間后，由于螺桿泵傳動(dòng)軸發(fā)生撓性變形，對齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生干擾，返廠更換主油泵一臺(tái)。2010年對該機(jī)組進(jìn)行例行揭蓋檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)螺桿泵傳動(dòng)齒輪又存在輕度偏磨的情況，于是申請對該機(jī)組進(jìn)行大修改造，主要改造內(nèi)容是將S N H型螺桿泵更換為Y H G型齒輪泵，同時(shí)處理一直存在的二級(jí)軸承瓦塊溫度偏高問題。

2011年11月份，該機(jī)組送至沈鼓進(jìn)行大修改造，2012年3月份改造完畢。重新安裝后，機(jī)組空載試車情況較好，各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常；在進(jìn)行負(fù)荷試車時(shí)，機(jī)組發(fā)生喘振。

2 常見喘振原因分析及排除

離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振，根本原因就是進(jìn)氣量減少并達(dá)到壓縮機(jī)允許的最小值，能夠使離心式壓縮機(jī)工作點(diǎn)落入喘振區(qū)的各種因素，都是發(fā)生喘振的原因。進(jìn)氣壓力降低；壓縮機(jī)出口工作壓力在喘振區(qū)邊緣；控制信號(hào)被干擾等。

2.1 壓縮機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)檢查與排除

2.1.1 進(jìn)氣導(dǎo)葉（I G V）情況檢查

機(jī)組發(fā)生喘振后，首先懷疑是由于進(jìn)氣導(dǎo)葉調(diào)校不到位或開度存在誤差，導(dǎo)致進(jìn)氣量不足引起機(jī)組喘振。立即安排對進(jìn)氣導(dǎo)葉進(jìn)行檢查，最終確認(rèn)進(jìn)氣導(dǎo)葉動(dòng)作不存在任何問題。

2.1.2 機(jī)組進(jìn)氣管道及過濾系統(tǒng)檢查

在對進(jìn)氣導(dǎo)葉原因進(jìn)行排查時(shí)，通過查詢D C S數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組出力較大修前有所降低，于是將問題排除的第二點(diǎn)放到了氮壓機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)上。進(jìn)氣管道上安裝有手動(dòng)蝶閥和進(jìn)氣過濾器，通過檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；且后續(xù)試車中，將過濾器拆除后直接用空氣作為原料，機(jī)組喘振現(xiàn)象依然存在，從而排除了進(jìn)氣管道及過濾系統(tǒng)導(dǎo)致喘振的可能性。

2.2 壓縮機(jī)排氣系統(tǒng)檢查與排除

既然喘振原因不可能是進(jìn)氣系統(tǒng)所導(dǎo)致的，接下來就將排氣系統(tǒng)作為排查的重要對象。排氣管道上安裝有氣動(dòng)放空閥、電動(dòng)蝶閥及單向閥等幾個(gè)主要閥門。由于機(jī)組設(shè)計(jì)出口壓力0.8M Pa（G），放空壓力設(shè)定在0.72M Pa（G），實(shí)際運(yùn)行壓力為0.6 M Pa（G）左右，離喘振區(qū)較遠(yuǎn)；且該機(jī)組在大修改造前運(yùn)行一直正常，從未發(fā)生過喘振。如果因?yàn)榕艢庀到y(tǒng)原因引起機(jī)組喘振存在如下可能：出口蝶閥卡滯；放空閥存在卡滯或控制放空閥的壓力信號(hào)存在問題，導(dǎo)致機(jī)組出口蹩壓。對放空閥和電動(dòng)蝶閥的現(xiàn)場動(dòng)作試驗(yàn)完全排除了兩個(gè)閥門存在卡滯導(dǎo)致機(jī)組喘振的可能性。同時(shí)通過在機(jī)組三級(jí)出口的壓力變送器上連接一塊彈簧式壓力表，最終確認(rèn)來源于D C S的放空閥動(dòng)作控制壓力信號(hào)是準(zhǔn)確的?？紤]到只要放空閥不存在問題，則機(jī)組不可能發(fā)生喘振，且通過對比機(jī)組進(jìn)氣管道上微壓流量計(jì)及排氣管道孔板流量計(jì)數(shù)據(jù)，排除了止回閥卡滯的可能性，因而沒有對止回閥進(jìn)行解體檢查。

2.3 儀控系統(tǒng)問題排查

由于本次機(jī)組大修改造主要是對機(jī)械部分進(jìn)行施工，儀控部分只安排了常規(guī)檢查，所以開始時(shí)未將控制系統(tǒng)作為可能導(dǎo)致喘振的重要排查原因。在排除進(jìn)、排氣系統(tǒng)的原因后，儀控人員對程序和各部傳感器進(jìn)行了排查，最終結(jié)果證明喘振確實(shí)和儀控?zé)o關(guān)。

3 最終喘振原因的確認(rèn)和消除

由于該機(jī)組是整體送沈鼓進(jìn)行改造的，沈鼓也提供了出廠試車合格報(bào)告和各部檢查數(shù)據(jù)，因而首先并未懷疑機(jī)組本體可能存在問題。

但通過對比多次喘振的相關(guān)數(shù)據(jù)，終于發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的共同點(diǎn)：采用氮?dú)庠囓嚂r(shí)，壓縮機(jī)一般在0.64～0.65M Pa（G）時(shí)喘振，采用空氣試車時(shí)一般在0.63M Pa（G）左右喘振。這就說明喘振有比較明顯的可重復(fù)性，因而將喘振查找原因第一次轉(zhuǎn)移到了機(jī)組本身。

3.1 喘振原因的確認(rèn)

在排除冷卻器和機(jī)組內(nèi)部管道可能導(dǎo)致喘振的原因后，對機(jī)組檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行清理后，發(fā)現(xiàn)能夠引起機(jī)組發(fā)生喘振的數(shù)據(jù)主要有：

3.1.1 葉輪排氣側(cè)中心線與擴(kuò)壓器中心線的重合度

由于轉(zhuǎn)子帶有軸向推力盤，通過大齒輪定位，本次檢修大齒輪軸承未更換，因而轉(zhuǎn)子軸向位置不可能發(fā)生變化。重新測量確定葉輪相對位置的葉輪與軸頂部臺(tái)階數(shù)據(jù)，并對比以前的檢修數(shù)據(jù)，只有0.005m m的誤差，基本排除了葉輪排氣側(cè)中心線與擴(kuò)壓器中心線的重合度超差導(dǎo)致喘振的可能性。

3.1.2 型環(huán)間隙

對各級(jí)葉輪型環(huán)進(jìn)行拆卸后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)二、三級(jí)型環(huán)間隙值比設(shè)計(jì)允許值略微偏大，通過簡單的調(diào)整，數(shù)據(jù)都控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

對一級(jí)型環(huán)進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)軸向間隙明顯偏大，對軸向間隙進(jìn)行調(diào)整后，對徑向間隙進(jìn)行復(fù)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)上下存在很大的偏差，上間隙約0.7m m，下間隙達(dá)2.1m m（盤車時(shí)，數(shù)據(jù)基本保持不變），通過調(diào)整型環(huán)位置也無法將徑向間隙調(diào)整到規(guī)定范圍，只有通過增大軸向間隙來同步增大徑向間隙才能保證葉輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不與型環(huán)發(fā)生碰磨。但增大間隙雖然保證了機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，但造成了機(jī)組的喘振。

3.2 型環(huán)上、下間隙不均衡原因分析

由于一級(jí)轉(zhuǎn)子的定位中心在齒輪箱上，通過齒輪箱的水平度、大齒輪及轉(zhuǎn)子水平度檢查和轉(zhuǎn)子止推間隙的核查，確認(rèn)轉(zhuǎn)子安裝位置不會(huì)導(dǎo)致上型環(huán)上、下間隙不均衡，能影響型環(huán)間隙的就只剩下型環(huán)本身。對型環(huán)進(jìn)行檢查，型環(huán)各部數(shù)據(jù)均在圖紙要求范圍內(nèi)。而型環(huán)是通過螺栓固定在蝸殼上的，如果蝸殼位置發(fā)生變化，則會(huì)導(dǎo)致型環(huán)隨之變化。通過分析，最終確定蝸殼存在下沉，導(dǎo)致了型環(huán)間隙的上下不均（可能是運(yùn)輸原因造成）。

3.3 非常規(guī)的型環(huán)間隙調(diào)整方法

該機(jī)組蝸殼是整體式蝸殼，由圓柱銷進(jìn)行定位，通過半圈螺栓緊固在齒輪箱上。常規(guī)處理蝸殼下沉的方法需將葉輪從轉(zhuǎn)子拆下后，拆除葉輪后部蝸殼背板，蝸殼緊固螺栓就在蝸殼背板后，可以通過重新加工定位孔的方法將蝸殼調(diào)回原來位置。

由于該機(jī)組轉(zhuǎn)子軸頂部的液壓工裝固定螺紋磨損嚴(yán)重，可能無法繼續(xù)承受葉輪拆裝的力，沈鼓建議不要再對該轉(zhuǎn)子組進(jìn)行拆裝，避免葉輪拆下后，無法裝復(fù)。而咨詢沈鼓生產(chǎn)一套新轉(zhuǎn)子周期至少需8個(gè)月以上，因?yàn)樵摍C(jī)組一直無法正常投運(yùn)，已開始影響生產(chǎn)，等新轉(zhuǎn)子做好后再處理蝸殼下沉是不現(xiàn)實(shí)的。

通過計(jì)算和模擬后，最終決定采用非常規(guī)的方法對型環(huán)間隙進(jìn)行調(diào)整：對型環(huán)背部（影響間隙調(diào)整位置）進(jìn)行偏心加工，加工量約0.8m m；所有型環(huán)緊固螺栓孔同步加工成條形，約1m m，方向與背部加工方向一致。加工完成后，將型環(huán)安裝好，并將各部數(shù)據(jù)調(diào)整到位后，用磁座鉆對型環(huán)和蝸殼在水平方向上一體鉆兩個(gè)孔，用鉸刀將孔修正后，打定位銷。

通過對型環(huán)的處理，各部數(shù)據(jù)都調(diào)整到設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，重新對機(jī)組進(jìn)行試車，再未發(fā)生喘振現(xiàn)象，機(jī)組運(yùn)行正常。

4 結(jié)論

該機(jī)組轉(zhuǎn)子是通過齒輪箱直接定位，型環(huán)是通過固定在齒輪箱上的蝸殼進(jìn)行定位，由于兩個(gè)的定位基準(zhǔn)不一致，造成了型環(huán)的上、下間隙不均衡。沈鼓在進(jìn)行試車時(shí)由于無法進(jìn)行帶壓試驗(yàn)，為保證試車安全，放大了型環(huán)與葉輪之間的間隙，在試車后又未進(jìn)行復(fù)查，因此沒有發(fā)現(xiàn)該問題，導(dǎo)致現(xiàn)場帶負(fù)荷試車時(shí)，因?yàn)樾铜h(huán)間隙偏大，氣體存在回流的情況，機(jī)組在同一壓力點(diǎn)多次發(fā)生喘振。同時(shí)因?yàn)槲仛ぐl(fā)生下沉的幾率非常小，所以開始時(shí)現(xiàn)場多方查找，也一直未找到機(jī)組喘振的原因。對型環(huán)進(jìn)行偏心加工調(diào)整型環(huán)間隙的方法，也是針對這一非常見的喘振原因的非常規(guī)處理方法。經(jīng)過處理，消除了喘振，機(jī)組能正常安全運(yùn)行。