水環壓縮機的故障分析及技術改造

高檢法，呂學軍，張育春，崔光榮，岳紅林

（新疆中泰化學股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830019）

1 回收壓縮機現狀

由于水環壓縮機具有結構簡單、使用維修方便等溫壓縮的特點，極易抽吸、壓縮易燃易爆的氣體，在氯堿行業得到了廣泛的應用。

回收壓縮機型號為2BEY2-15，過流部件 （泵體、泵蓋、前后分配板、中間壁、軸套等）材質為304，軸材質為3Cr13，設備為二級壓縮，設計轉速為1 480 r/min，最大吸氣量為15 m3/min，出口設計壓力為0.6 MPa。

2BEY2-15型水環壓縮機自2010年10月在中泰公司正式投用，用于氯乙烯氣體回收。在設備運行期間故障率較高，檢修頻繁，自2010年開車至2012年5月，共出現故障50次，主要集中在修復泵頭、更換機封、葉輪、分液盤以及圓盤修復，給裝置的安全運行帶來很大隱患。

2 回收壓縮機存在的主要問題及故障分析

（1）壓縮機在運行過程中非驅動端軸承溫度高、聲音異常。通過多次分析發現，氯乙烯氣體在通過一級長葉輪壓縮后，通過中間壁圓盤進入二級短葉輪再次壓縮，根據其本身設計結構和氣體壓縮對機體產生不平衡力，造成設備非驅動端軸承負載過大，頻繁發生故障。

（2）壓縮機前圓盤、后圓盤、中間壁圓盤、長葉輪和短葉輪，在運行過程中出現圓盤與葉輪嚴重摩擦、抱死，導致設備不能正常使用，其故障原因主要有以下幾個方面，a.非驅動端定位軸承強度不能滿足壓縮機運行負荷，使壓縮機軸承間隙發生變化或壓縮機葉輪發生串位，造成葉輪與圓盤之間的摩擦故障；b.壓縮機本身制造精度不高，在設備檢修安裝過程中葉輪與圓盤之間的間隙控制不合理，在運行過程中可能存在串氣，造成機體內部運行不平衡；c.工作液供應不足，造成葉輪和圓盤之間不能得到良好潤滑；d.次回收壓縮機中間壁圓盤無冷卻供液管線，設備本身設計通過一級壓縮后的氣液混合在經過中間壁圓盤時，對中間壁活塞環和漲力環進行潤滑、冷卻。但設備在運行過程中形成水環，到中間壁中心部位，只有很少的液體通過，不能滿足活塞環和漲力環的潤滑、冷卻，造成活塞環和漲力環磨損，以至于中間壁與軸套直接摩擦，造成圓盤與葉輪進一步損壞；e.過流部件材質均為304材質，其本身熱膨脹系數較高，設備機體各部件間隙控制不當，造成設備本身溫度升高，發生摩擦故障。

（3）水環壓縮機泵體密封墊泄漏，主要原因是，a.在設備本身制造過程中長泵體、短泵體與前后圓盤相互密封面只有10 mm左右，環形密封面厚度不均，密封面使用高壓石棉墊，在運行過程中，對較薄密封面墊片進行洗刷，長時間運行密封墊片損壞，造成泵體密封面泄漏；b.基于設備本身材質及制作缺陷，設備長時間運行，機體溫度升高，造成不銹鋼泵體膨脹，設備在停運后，又發生冷縮現象，密封面厚度不均，以至于破壞設備原有密封面間隙，設備再次啟用后，出現泄漏故障；c.圓盤和泵體密封面經過長時間運行，表面磨損或檢修后，圓盤與泵體密封面存在安裝間隙，也可能造成設備出現泄漏故障；d.壓縮機泵體內表面至少附有4～10 mm不等的水垢，由于水垢將分液盤的入水孔和排氣通道堵塞，導致壓縮機抽氣能力下降，使工作液流量下降，同時，水垢脫落在泵體內，使壓縮機轉子與分液盤卡死，都將導致壓縮機泵頭故障；e.工作液不足、負荷過大等造成機體溫度升高。

3 技術改造

（1）針對設備出現的以上問題及在同行業調查使用情況，二級葉輪壓縮機在加工精度和安裝尺寸方面相對較差。據相關資料查證，氯乙烯單體對碳鋼和鑄鐵無腐蝕性，或者說腐蝕性極小，而304不銹鋼的熱膨脹系數是普通碳鋼和鑄鐵的1.5倍，葉輪和圓盤（分配板）都使304不銹鋼時易出現卡死現象。

（2）根據不銹鋼和球鐵的熱膨脹系數，泵蓋、圓盤、中間壁、泵體材質由304變更為球鐵材質（球鐵QT500），葉輪使用不銹鋼材質，保證了設備的運行間隙。

（3）加寬泵體密封面，根據同行業壓縮機設計要求，中間壁從液環引入冷卻水，有效地對中間壁軸套進行潤滑和冷卻，圓盤改為從泵蓋外緊固。

（4）加大驅動端定位軸承尺寸，更換泵軸和軸承架，有效保證設備軸向定位。

通過故障分析、材質結構變更，目前已改造的回收壓縮機運行平穩，有效降低了設備故障率，根據計算，年均節約檢修費用8萬元/臺，大大節約了大修及備件采購費用。