二空分TC1001B 主油泵聯軸器斷裂原因分析及處理

2019-11-13 09:50:42王東升王長青郝以彬劉建勇

石油化工建設 2019年5期

王東升王長青郝以彬劉建勇

中國石油獨山子石化公司設備檢修公司乙烯鉗工車間新疆獨山子 833699

二空分TC1001B 空壓機為中國石油獨山子石化公司級關鍵機組，其主油泵做為潤滑系統核心設備近兩年均出現了聯軸器斷裂的現象。造成空壓機非計劃性停車，嚴重影響了裝置的平穩生產。

1 結構原理

二空分TC1001B 空壓機由美國英格索蘭公司制造，為齒輪式多軸壓縮機，由電動機通過齒式聯軸器直接驅動增速機的大斜齒輪，三根單齒輪軸、單葉輪形式的轉子呈正三角形分布在增速機的主動齒輪圓周面上，從而實現三級壓縮。該機組主油泵型式為單螺桿泵，通過螺桿回轉運動腔體容積變化進而達到吸、壓油的作用，轉速為1450rpm，耗用功率為22kW。機組和主油泵概貌圖見圖1。

2 故障現象

2017 年6 月26 日和2018 年4 月15 日兩次由于主油泵聯軸器斷裂致使油壓低，造成機組聯鎖停機。

圖1 TC1001B 空壓機機組和主油泵概貌圖

（1）兩次故障均發現主油泵（軸頭泵）輪胎式彈性聯軸器在主油泵側撕裂，但上下兩瓣和電機側完好（圖2、圖3）。

圖2 2017 年6 月26 日斷裂圖

圖3 2018 年4 月15 日斷裂圖

（2）聯軸器對輪與電機軸和主油泵軸配合的部分完好，螺栓緊固無松動，主油泵盤車良好，主油泵地腳螺栓緊固無松動，其他正常。

（3）油泵底板變形較為嚴重（圖4）。

圖4 油泵底板變形

3 聯軸器斷裂原因分析

3.1 主油泵聯軸器結構選型分析

聯軸器為美國萊克斯諾公司生產的直孔軸套彈性體聯軸器（圖5），型號為E4-M，具有結構簡單、裝配時間短、無需潤滑等特點，并且有較高的強度和抗疲勞特性。表1 為聯軸器的機械參數及工藝參數。

圖5 聯軸器結構圖

電機轉速為1450rpm，聯軸器軸徑為￠38。通過通過查看表1 的技術參數，認為選型符合要求，不存在選型不符的問題。

3.2 聯軸器材質的分析

聯軸器分為與電機軸和主油泵軸配合部分（材質均是鋼鐵、鍵連接）、彈性聯軸器的上下兩瓣部分（材質是鋼環與橡膠熱融連接）、與軸配合的部分和彈性聯軸器的上下兩瓣部分，它們彼此通過8 個M5 的螺栓連接。其中聯軸器上下兩瓣部分由于是通過鋼鐵與橡膠熱融連接，連接強度最為薄弱。

仔細查看聯軸器損壞部位，正是聯軸器上下兩瓣部分的鋼環與橡膠熱融連接處，表現為瞬間撕裂狀況，從而使聯軸器出現故障，如圖6 所示。

圖6 聯軸器斷裂部位

通過查看聯軸器的運行情況（表2），發現聯軸器的運行周期變化極大，分析原因認為是其質量缺陷造成了后期運行周期過短。

3.3 對中誤差、管線應力的影響

泵軸和驅動機必須進行對中，防止那些可能或多余的力作用在軸上，進而導致振動超標造成斷裂。該油泵底座存在變形，支撐剛性差。在對中過程中要通過調整支撐以及油泵與支撐面來綜合的對中，確保在其標準范圍內，如圖7 所示。

由于油泵吸入和排出側采用內螺紋連接的型式，必須采用精密配合的直圓柱外螺紋部件連接。連接時避免不了會產生應力作用在泵上，運行時就會造成振動增大，進而影響對中效果。

3.4 電機磁力中心線的影響

表1 機械參數及工藝參數

表2 油泵運行時間統計

圖7 直孔軸套聯軸器對中范圍圖

檢修中發現，兩聯軸器軸頭位置存在變化。分析認為：由于該電機與壓縮機連接形式為齒式聯軸器，受電機磁力中心線影響，整個轉子軸向在啟停時會有一定的竄量。主電機無止推軸承，在開機、停機時受磁力線的影響，轉子軸向竄量達可達10mm 左右，此時主油泵聯軸器若軸向受拉伸力較大，出現故障的可能性較大。輪胎聯軸器承受旋轉扭矩和減緩傳遞振動的作用，對軸向拉伸承受能力有限，這樣容易造成聯軸器斷裂。而且輪胎聯軸器裂紋在不停機的情況下通過外觀檢查不易被發現，監測起來困難。

綜上所述，聯軸器斷裂的主要原因在于其質量缺陷不易發現，以及對中和受電機磁力中心線影響較大。