透平壓縮機SSS盤車器故障分析及處理措施

杜文強(神華包頭煤化工有限責任公司，內(nèi)蒙古包頭014010)

透平壓縮機SSS盤車器故障分析及處理措施

杜文強(神華包頭煤化工有限責任公司，內(nèi)蒙古包頭014010)

引言

壓縮機是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機械，屬于將動力能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的流體機械。其中離心式壓縮機是目前使用最廣、最通用的一種壓縮機，經(jīng)過長期的發(fā)展，離心式壓縮機的性能和可靠性都非常的穩(wěn)定。隨著石油化工裝置的大型化，對大型透平壓縮機組的安全性、高效率和運行穩(wěn)定性的要求越來越高。大型透平壓縮機組是石油化工行業(yè)關(guān)鍵的核心設(shè)備，其主要特點是流量大、轉(zhuǎn)速高、無備用機工作及運行穩(wěn)定等。作為石油化工企業(yè)的核心動力設(shè)備，透平壓縮機的日常運行規(guī)范化操作和標準化維護檢修是企業(yè)安全、企業(yè)正常生產(chǎn)運行、提高生產(chǎn)質(zhì)量和效益的關(guān)鍵。大型化工廠所用的離心式壓縮機的驅(qū)動機都是由蒸汽透平機驅(qū)動，而大型蒸汽驅(qū)動透平壓縮機在開、停機的生產(chǎn)過程中的都要進行盤車，防止透平受熱不均勻和壓縮機轉(zhuǎn)子的彎曲。某企業(yè)在對透平壓縮機完成大檢修后，準備正常生產(chǎn)開車時，啟動壓縮機盤車器后，盤車器正常旋轉(zhuǎn)工作，而盤車器不帶動壓縮機進行旋轉(zhuǎn)盤車，壓縮機無法正常啟動，導(dǎo)致裝置不能正常生產(chǎn)，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。

一、透平壓縮機盤車器結(jié)構(gòu)及工作原理

1.透平壓縮機盤車器結(jié)構(gòu)

壓縮機盤車器是由美國K0ENIG公司生產(chǎn)的同步自換檔離合器（Synchro-Self-Shifting）簡稱SSS離合器，SSS離合器是純機械的裝置，其所實現(xiàn)的功能是，當輸入側(cè)的轉(zhuǎn)速傾向超過輸出側(cè)時，離合器嚙合，輸出側(cè)被驅(qū)動；當輸入側(cè)轉(zhuǎn)速傾向相對于輸出側(cè)減少時，產(chǎn)生反向力矩，離合器脫開，其結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 SSS盤車器嚙合部位結(jié)構(gòu)圖

2.透平壓縮機盤車器工作原理

該SSS離合器的基本工作原理可以比擬為螺母擰在螺栓上。如果螺栓轉(zhuǎn)動時螺母是自由的，則螺母將隨螺栓一同轉(zhuǎn)動，如果螺母受限制而螺栓繼續(xù)轉(zhuǎn)動，則螺母將沿螺栓作直線運動。

在SSS離合器的輸入軸上有一螺旋齒起到對應(yīng)螺栓作用，而安裝在螺旋齒上的是一組滑動組件，起到類似螺母的作用?；瑒咏M件的一端是離合器嚙合外齒，而在另一端是一組棘爪。

當輸入軸旋轉(zhuǎn)時，滑動組件隨軸一起轉(zhuǎn)動直到棘爪尖端接觸到離合器輸出環(huán)的棘輪齒為止，這就阻擋了滑動組件相對于離合器輸出環(huán)的轉(zhuǎn)動，并使主、從動離合器的齒對準。

隨著輸入軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，滑動組件沿輸入軸的螺旋齒軸向移動，并使主、從動齒輪平穩(wěn)地嚙合。在此運動過程中棘爪承受的載荷僅是需推動這個重量很輕的滑動組件沿螺旋齒移動所需的力。此時滑動組件沿輸入軸移動，棘爪則與棘輪齒脫開，這使得主動齒與從動齒側(cè)面接觸、并繼續(xù)嚙合的進程。

當滑動部件碰到輸入軸上的端部而嚙合進程完成后，齒輪完全嚙合，來自輸入軸的驅(qū)動力矩在齒輪的作用下實現(xiàn)傳遞，此時棘爪棘輪完全脫離而不承載。

當螺母擰到螺栓底部后，不再產(chǎn)生軸向外力。類似地，當滑動組件移動碰及輸入軸端部后，SSS離合器不僅專遞驅(qū)動力矩，不對外產(chǎn)生由螺旋齒產(chǎn)生的軸向外力。如果輸入軸的轉(zhuǎn)速相對于輸出軸降低了，在螺旋齒上的將作用反向力矩。使滑動組件返回到脫開位置，離合器將過速運轉(zhuǎn)，在高過速運轉(zhuǎn)時，由于離心力和液壓效應(yīng)的共同作用避免了棘爪向棘輪的“棘合”。該基本型SSS離合器可以再嚙合或最大超速狀態(tài)下連續(xù)運行無磨損。其工作原理如圖2所示。

圖2 SSS盤車器工作原理結(jié)構(gòu)示意圖

二、盤車器和壓縮機連接部位結(jié)構(gòu)圖

該透平壓縮機組的位置分布是，“透平汽輪機à低壓缸à高壓缸”，盤車器安裝在壓縮機高壓缸末端，盤車器的正常盤車轉(zhuǎn)速是19.8RPM當壓縮機的轉(zhuǎn)速高于19.8RPM盤車器和壓縮機自動脫開。盤車器和壓縮機連接部位結(jié)構(gòu)圖如下圖3所示。

圖3 SSS盤車器與壓縮機連接部位結(jié)構(gòu)圖

三、透平壓縮機盤車器故障原因分析

1.盤車器故障原因分析

（1）盤車器電機能夠正常狀態(tài)啟動，帶動盤車器減速箱（減速箱是由兩套蝸輪蝸桿組成）運轉(zhuǎn)，而且盤車器減速箱沒有任何異音和卡澀，證明盤車器的電機和減速箱沒有任何故障。

（2）分析盤車器輸入組件與輸出組件嚙合齒處在檢修或檢修回裝過程中，有異物進入發(fā)生卡澀，使輸入組件與輸出組件嚙合受阻，產(chǎn)生故障。還有在運行過程中，螺旋滑動組件不發(fā)生相對運動致使輸入軸與輸出軸不進行嚙合。

（3）盤車器輸出組件離合器上的棘爪彈簧卡舍或彈簧斷裂損壞，使棘爪沒有和輸入組件離合器齒相嚙合。

（4）盤車器的運行是靠離合器的輸入組件和輸出組件在軸向發(fā)生相對位置移動使驅(qū)動齒嚙合，帶動壓縮機軸轉(zhuǎn)動進行工作。然而，輸入組件和輸出組件的軸向位置如果發(fā)生相對的移動，移動的相對軸向距離過小或過大，可能使盤車器輸入組件和輸出組件的驅(qū)動齒嚙合不上。而在檢修壓縮機的過程中必須拆卸壓縮機軸上的聯(lián)軸器，就有可能，在檢修完成后回裝壓縮機軸上的聯(lián)軸器時，使聯(lián)軸器沒有安裝到原始位置，致使與聯(lián)軸器相連的輸出組件與輸入組件的軸向位置發(fā)生改變，驅(qū)動齒不能相嚙合，在盤車器正常啟動工作時發(fā)生故障。

（5）盤車器結(jié)構(gòu)如上圖6所示，輸入組件與剪切銷聯(lián)軸器相連接，剪切銷聯(lián)軸器有2部分組成，剪切銷聯(lián)軸器之間有軸承可以相對發(fā)生轉(zhuǎn)動，剪切銷聯(lián)軸器上安裝有防過載荷保護剪切銷，當盤車器盤車載荷大于設(shè)計盤車載荷時，剪切銷被剪斷，剪切銷聯(lián)軸器發(fā)生相對轉(zhuǎn)動保護盤車器減速箱和盤車器離合器不被損壞。而剪切銷聯(lián)軸器的剪切銷相連處之間的間隙為0.06英寸如圖7所示，當剪切銷連接處之間的間隙大于0.06英寸時，輸入組件與輸出組件的原始軸向距離改變，導(dǎo)致輸出組件上的棘爪和輸入組件上的螺旋滑動組件上的嚙合齒相分離，沒有起到傳遞扭矩，使螺旋滑動組件軸向不發(fā)生相對運動，導(dǎo)致離合器不帶動壓縮機盤車，使盤車器發(fā)生故障。

四、采取的措施

為了不影響正常安全生產(chǎn)使損失降低到最小，針對壓縮機盤車器的故障，進行了以上分析后，決定立即組織檢修人員對盤車器進行拆卸檢修排除故障，在拆卸檢修的過程中對以上可能存在的5點故障都認真仔細的進行檢查，前4點并沒有像分析時所存在的故障。當檢修人員檢查盤車器剪切銷聯(lián)軸器時，發(fā)現(xiàn)兩剪切銷聯(lián)軸器之間的間隙比原設(shè)計值增大，如下圖4所示，所以，基本確定盤車器故障是由剪切銷聯(lián)軸器之間的間隙增大導(dǎo)致的。當把盤車器剪切銷聯(lián)軸器之間的間隙恢復(fù)到原設(shè)計值（0.06英寸）后，會裝盤車器后可以正常開啟帶動透平壓縮機盤車，排除故障。

圖4 SSS盤車器剪切銷聯(lián)軸器局部放大結(jié)構(gòu)圖

五、結(jié)語

因維護檢修不當引起的壓縮機盤車器故障，嚴重影響了裝置的安全生產(chǎn)和壓縮機正常開車。通過以上對壓縮機盤車器故障的處理，認識到檢修人員的技術(shù)水平直接決定檢修的質(zhì)量。所以，在檢修作業(yè)過程中一定要按照《檢修作業(yè)指導(dǎo)書》進行檢修作業(yè)，提高檢修人員的綜合素質(zhì)和檢修技術(shù)水平，避免出現(xiàn)設(shè)備檢修后的故障或檢修安全事故，影響正常的安全生產(chǎn)。

［1］張展.實用機械傳動裝置設(shè)計手冊［M］.北京.機械工業(yè)出版社.2012.10.

［2］秦大同謝里陽機械傳動設(shè)計［M］.北京.化學(xué)工藝出版社.2013.03.

［3］聞邦椿機械設(shè)計手冊［M］.第五版（第二卷）.北京.機械工業(yè)出版社2010.01.

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Du w enqiang
(shenhua baotou coal chem ical lim ited liability com pany Inner Mongolia baotou 014010)

針對大型透平壓縮機組盤車器在進行開車運行過程中發(fā)現(xiàn)盤車器出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，通過認真分析找到了出現(xiàn)故障的原因，提出合理的解決方法加以實施，成功的排除了盤車器在運行過程中的故障，使裝置正常開車，保證了壓縮機組安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)的運行。

透平壓縮機；盤車器；滑動組件；剪切銷聯(lián)軸器；棘輪；棘爪；故障分析

For large turbine compressor unit set up on the problems found during the operation of driving plate equips phenomenon，through the carefulanalysis to find out the reason of the failure，put forward reasonable solution implement，successful ruled out plate equips in operation in the process of failure，make the equipment normaldriving，ensure the compressor set，steady，long，fulland optimaloperation.

turbine compressor drive；sliding assembly Shear pin coupling；Paw ls；Ratchet；Malfunction analysis

杜文強（1985-），蒙古族，內(nèi)蒙古呼和浩特人，助理工程師，大學(xué)本科，學(xué)士學(xué)位，神華包頭煤化工有限責任公司設(shè)備管理及維護。