【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、前言

　　中海油東方石化空壓站裝置，向全廠各生產(chǎn)裝置及公用工程輔助設(shè)施提供非凈化風(fēng)和儀表用凈化風(fēng)。機(jī)組為某外資公司制造，C1000系列CENTAC C75M×3是多級(jí)離心式壓縮機(jī)。機(jī)組為垂直剖分結(jié)構(gòu)，采用三級(jí)壓縮。壓縮端（機(jī)頭部分）由大齒輪驅(qū)動(dòng)兩根葉輪軸，第一級(jí)葉輪單獨(dú)布置，以達(dá)到效率的最優(yōu)化，第二、三級(jí)背靠背共軸布置。壓縮端布置在機(jī)組底部的冷卻器之上，電機(jī)則由鋼制底座支撐于油箱之上，冷卻器與電機(jī)支撐結(jié)構(gòu)相互連接。

　　CENTAC壓縮機(jī)主機(jī)部份包括以下主要部件：齒輪箱、轉(zhuǎn)子總成、葉輪、軸承等。

　　1.齒輪箱

　　齒輪箱為垂直剖分設(shè)計(jì)，第一級(jí)和第二級(jí)葉輪在同側(cè)，第三級(jí)葉輪在另一側(cè)。齒輪箱包括兩部分：箱體和蓋板，兩者通過螺栓連接成整體。蓋板在電機(jī)側(cè)，箱體則位于壓縮端空氣側(cè)，齒輪系統(tǒng)布置于其中。渦殼通過螺栓連接到齒輪箱上，進(jìn)氣環(huán)與渦殼共同構(gòu)成壓縮腔。大齒輪軸通過彈性體直接驅(qū)動(dòng)三螺桿主油泵。

　　2.轉(zhuǎn)子總成

　　C75M×3采用第一級(jí)轉(zhuǎn)子獨(dú)立由大齒輪驅(qū)動(dòng)，第二級(jí)和第三級(jí)轉(zhuǎn)子背靠背共軸布置的設(shè)計(jì)。三級(jí)葉輪均采用高效后彎式葉輪，通過獨(dú)特的三角圓弧錐面P3連接件與葉輪軸相連。從電機(jī)方向看，葉輪轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。每一級(jí)轉(zhuǎn)子均由高質(zhì)量的15-5PH不銹鋼葉輪、推力環(huán)以及葉輪軸組成。推力環(huán)的作用在于吸收機(jī)組運(yùn)行時(shí)由空氣動(dòng)力產(chǎn)生的軸向推力，以避免將此負(fù)荷傳到大齒輪上，從而延長(zhǎng)了齒輪的壽命。第一級(jí)推力環(huán)通過三角圓弧連接件與葉輪軸的另一端相連，第二、三級(jí)葉輪由于共軸，推力環(huán)與葉輪軸成為一體，位于兩個(gè)葉輪之間。所有轉(zhuǎn)動(dòng)件都通過動(dòng)平衡測(cè)試，每級(jí)葉輪后的轉(zhuǎn)子軸處都裝有一徑向振動(dòng)探頭，線接至控制柜，對(duì)每級(jí)的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

　　C75M×3采用低壓潤(rùn)滑油系統(tǒng)（油壓1.7～2.2 barG, 油溫43～46°C）對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，主要部件如下：內(nèi)置于壓縮機(jī)底盤內(nèi)的潤(rùn)滑油箱, 油箱涂有防腐層。安裝在大齒輪軸上的主油泵，120%超尺寸配置，以保護(hù)在突然停電時(shí)壓縮機(jī)的充分潤(rùn)滑。預(yù)潤(rùn)滑油泵由380V、3相、50Hz電機(jī)驅(qū)動(dòng)并帶有一內(nèi)置減壓閥。預(yù)潤(rùn)滑油泵在壓縮機(jī)啟動(dòng)前和停機(jī)后對(duì)機(jī)組進(jìn)行潤(rùn)滑：當(dāng)壓縮機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，主油泵供油，預(yù)潤(rùn)滑油泵檢測(cè)到壓力信號(hào)后自動(dòng)停止工作；當(dāng)壓縮機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)，預(yù)潤(rùn)滑油泵自動(dòng)啟動(dòng)。密封氣壓力傳感器與控制柜相連，提供自鎖保護(hù)，當(dāng)密封氣壓力未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，預(yù)潤(rùn)滑油泵不會(huì)工作。油壓低時(shí)預(yù)潤(rùn)滑油泵自動(dòng)啟動(dòng)。潤(rùn)滑油路進(jìn)口裝有篩網(wǎng)，10微米的雙聯(lián)油過濾器，板式油冷卻器按照35℃ 冷卻水設(shè)計(jì)，材質(zhì)為不銹鋼板加海軍銅翅片。主油路中裝有安全閥以控制壓縮機(jī)軸承中的油壓，在主油泵進(jìn)口和預(yù)潤(rùn)滑油泵出口裝有止回閥。

　　油過濾器后裝有壓力傳感器，線接至控制柜。以實(shí)現(xiàn)對(duì)低油壓進(jìn)行顯示、報(bào)警和停機(jī)。油過濾器后裝有電阻測(cè)溫計(jì)，線接至控制柜。對(duì)油溫高/低進(jìn)行顯示、報(bào)警和停機(jī)。油過濾器上帶有油壓差表，以顯示潤(rùn)滑油過濾器前后的壓差。

　　二、故障現(xiàn)象

　　該機(jī)組自安裝運(yùn)行以來，曾出現(xiàn)過啟機(jī)時(shí)潤(rùn)滑油壓波動(dòng)，近期因更換潤(rùn)滑油。檢查清理油系統(tǒng)和主油泵的軸承密封部件，更換潤(rùn)滑油后，例行切機(jī)運(yùn)行，啟動(dòng)后30秒后，潤(rùn)滑油壓低聯(lián)鎖停車。檢查主油泵、預(yù)潤(rùn)滑油泵、潤(rùn)滑油管路系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)主油泵主動(dòng)軸斷裂，從動(dòng)螺桿副推力面咬合磨損。其它無異常。

 

　　三、主油泵斷軸原因分析

　　1.從主油泵主動(dòng)螺桿軸在聯(lián)軸器鍵槽處的斷面上看，斷面平整，無明顯起伏變形，判斷是主油泵主動(dòng)螺桿受扭矩過大，超過屈服強(qiáng)度值，在螺桿軸肩應(yīng)力集中處產(chǎn)生扭斷。

　　2.從主油泵主從動(dòng)螺桿磨損痕跡上看，分析是因?yàn)橹饔捅萌肟诠苈酚锌諝夥e存，導(dǎo)致主副螺桿推力面缺油干摩擦，接觸面磨損，主從動(dòng)螺桿間隙改變，因?yàn)槿庇图铀倌p，進(jìn)而咬合抱死，導(dǎo)致主動(dòng)螺桿在軸肩處被強(qiáng)力扭斷。

　　3.檢查機(jī)組油路各部件及油路設(shè)計(jì)，預(yù)潤(rùn)滑油泵完好，管路連接完好無泄漏跡象。拆檢預(yù)潤(rùn)滑油泵及主油泵入口單向閥，該單向閥為銅制單向閥，閥瓣與主密封座形成金屬硬密封，密封面完好；單向閥灌油存放12h，未發(fā)現(xiàn)明顯泄露情況。檢查油路調(diào)壓閥，完好。檢查潤(rùn)滑油溫控閥，測(cè)試正常，檢查雙聯(lián)油濾器，正常。最終問題集中在油路管路設(shè)計(jì)上。主油泵由大齒輪直接通過彈性體直接傳動(dòng)，其所在位置是整個(gè)油路最高位置，比預(yù)潤(rùn)滑油泵高約1.1米。并且在開機(jī)前，先啟動(dòng)預(yù)潤(rùn)滑油泵，油路建立油壓，但是潤(rùn)滑油將逆向?qū)⒅饔捅萌肟诙喂苈饭啾茫礉?rùn)滑油通過主油泵出口進(jìn)入泵體，通過三螺桿泵與腔體的間隙，進(jìn)入主油泵入口，再進(jìn)入主油泵入口管路，最后流到主油泵的入口單向閥而停止。但由于主油泵是整個(gè)油路最高位，且主油泵進(jìn)出油管都是在泵體下面垂直平行，形成一個(gè)“幾”型，而主油泵在這個(gè)“幾”字型最上部。最終管路中的空氣將被壓縮聚集在主油泵的入口段及泵腔內(nèi)，并且無法排出，因?yàn)橹饔捅盟幾罡呶粵]有設(shè)置排氣閥，實(shí)際上整個(gè)油路沒有設(shè)置放氣閥。

　　檢查驗(yàn)證：經(jīng)過緊急采購(gòu)新泵到貨后，將舊泵入口段彎頭拆下鉆孔，加裝排氣閥。在預(yù)潤(rùn)滑油泵運(yùn)行時(shí)30分鐘后，從主油泵排氣閥處可排放出壓縮氣體，排氣時(shí)長(zhǎng)約5秒，從而驗(yàn)證了管路不能自行排氣的事實(shí)。回顧以往開機(jī)過程發(fā)生過因?yàn)楣苈分写鏆鈱?dǎo)致油壓瞬間降低的情況，是由于維護(hù)人員在回裝主油泵時(shí)，通過往主油泵入口管路人工加油方式緩慢灌泵，直至入口段空氣完全排出，消除了隱患，但系統(tǒng)本身不能自動(dòng)將空氣排出。

　　四、原因總結(jié)及采取措施

　　綜上所述，判斷壓縮機(jī)主油泵斷軸故障原因是：

　　潤(rùn)滑油管路存在設(shè)計(jì)缺陷，主油泵所處位置是整個(gè)油路最高位，主油泵在檢修后或油路更換潤(rùn)滑油后，油路系統(tǒng)真空被破壞，管路進(jìn)入空氣，且在預(yù)潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)后積存的氣體因予潤(rùn)滑油泵運(yùn)行，將潤(rùn)滑油逆向給主油泵灌泵。并且主油泵入口段空氣被壓縮后，因管路的單向閥，潤(rùn)滑油不流動(dòng)，空氣難以排除，導(dǎo)致機(jī)組開機(jī)時(shí)主油泵螺桿副吸入壓縮空氣，三螺桿泵缺油抽空，螺桿副干磨抱死，主動(dòng)螺桿軸在其軸肩應(yīng)力集中薄弱處斷裂。

　　最終確定在主油泵泵體入口彎頭頂處。鉆出10mm孔，加裝排氣閥。修訂運(yùn)行操作規(guī)程，在啟機(jī)前開予潤(rùn)滑油泵時(shí)，同步排氣，在啟動(dòng)主機(jī)時(shí)，保證了主油泵泵腔及入口段管路壓縮空氣都已可靠排出。有效地解決了機(jī)組潤(rùn)滑油路設(shè)計(jì)的缺陷。

　　五、改造后的運(yùn)行效果

　　改造后，壓縮機(jī)啟機(jī)前，運(yùn)行人員按照修訂后的操作規(guī)程排氣，壓縮機(jī)切機(jī)，啟動(dòng)，沒有再發(fā)生潤(rùn)滑油壓波動(dòng)及壓力下降問題。

　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 英格索蘭壓縮機(jī)操作手冊(cè)
　　[2] GB 50275-2010 風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范

 

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