整體齒輪型離心式壓縮機故障處理

（新疆八一鋼鐵股份有限公司能源中心制氧分廠，新疆烏魯木齊 830022）

前言

八鋼公司歐冶爐配套能源公輔系統設計有兩套四萬制氧機組，共計產氮量為16000 m3/h，安裝有一臺平行軸單斜齒整體齒輪增速、離心式氮氣壓縮機。其轉子Ⅰ和轉子Ⅱ及大齒輪軸水平方向平行布置，轉子Ⅲ位于大齒輪軸斜上方，與大齒輪軸平行布置，采用六級等溫壓縮。排氣流量30000 m3/h，排氣壓力2.5 MPa(G)，軸 功 率4450 kW，轉速2985/10800/16500/24600 r/min。

1 現場情況

該氮壓機是2014年安裝設備，2017年8月31日制氧機組與歐冶爐同步停機檢修消缺。停機前氮壓機各運行參數正常。2017 年9 月14 日根據生產用氮情況需要啟動，啟動時四級振動達到報警值（報警值≥50μm）且持續上升，約1min后振動高聯鎖停機（聯鎖值≥61 μm）。隨機檢查儀表監測系統無異常，對氮壓機進口過濾器進行檢查，過濾器干凈無顆粒物，只有較少積灰，研究后計劃對壓縮機進行解體檢查。

2017 年9 月16 日至2017 年9 月22 日對 該氮壓機進行解體檢查發現三級輪蓋密封有磨損，四級輪蓋密封齒基本磨平，四級油封有磨損，四級軸承瓦塊有磨損（測量數據見表1）。針對檢查情況計劃調整三、四級輪蓋密封與葉輪之間的間隙，將三級輪蓋密封墊片在原有基礎上增加一厚度0.30 mm 墊片，四級輪蓋密封增加一厚度0.60 mm的墊片，確保輪蓋密封與葉輪不碰磨，瓦塊研磨后回裝。將原設計的允許瓦背過盈量0～0.01 mm，通過瓦背增加銅皮使其過盈改為預緊力約0.02 mm。以上調整完成后開機三四級振動故障未消除。

表1 拆解后測量數據匯總表 mm

2018年1月齒輪箱整體返廠檢查。各級轉子及葉輪拆解后，外觀完好，無明顯磨損痕跡。上機床對各級轉子打各處跳動，跳動值均在設計正常范圍內，齒輪對的接觸情況及齒輪副的法向側隙均在設計正常范圍內。而三、四級軸承間隙大大超出了設計值，五、六級軸承瓦塊有舔瓦現象，瓦塊磨損嚴重，其余各級軸承級瓦塊無明顯磨損痕跡，軸承間隙均在設計正常范圍內，三、四級油封局部磨損較為嚴重，三、四級軸端密封局部磨損較為嚴重，頂隙達0.5 mm(標準為0.16～0.20)。

各級輪蓋密封間隙測量數據見表2。各級軸端密封間隙測量數據見表3。

表2 各級輪蓋密封間隙測量數據表 mm

表3 各級軸端密封間隙測量數據表 mm

根據檢測結果分析認為機組振動大的原因是由于頻繁停啟機造成三四級軸承瓦塊有一定的磨損，繼而三四級轉子在過臨界轉速時振動偏大，引起動靜件摩擦，破壞了轉子動平衡，致使機組無法正常運轉。更換三、四、五、六級軸承瓦塊，三四級軸封、油封、輪蓋氣封各一套后回裝試機，三級振動15.25，四級振動22.28，其余各級振動穩定，設備投入運行。

2019 年5 月21 日歐冶爐同步檢修，南區四萬機組停產，該氮壓機正常停機。2019 年6 月3 日生產需要啟動12#氮壓機，因四級振動異常，停機后儀表對線路進行了檢查，未發現異常情況，安排再次啟動，啟動后四級振動達到50μm，帶負荷后振動降至33 μm，機組投入運行。為徹底解決該壓縮機振動故障，2019 年6 月24 日再次拆解氮壓機發現四級軸承五個瓦塊巴氏合金面成斜度磨損（見圖1），四級油封也有磨損，三級軸承瓦塊有輕微的劃痕，使用印泥涂抹檢查三四級齒輪軸與大齒輪軸齒的接觸面較均勻，檢查三四級齒輪軸的推力間隙，實測為0.52 mm，標準為0.35～0.50 mm，實測推力間隙值與標準相比偏差較小，可滿足運行要求。通過對四級軸承瓦塊和四級油封磨損（圖2）現象分析，四級蝸殼有下墜，三四級蝸殼同心度有偏差，熱膨脹后四級蝸殼施加的作用力大造成四級軸承磨損嚴重，經過對三四級進排氣管道檢查，發現四級進氣管道連接法蘭螺栓預緊前有近15 mm間隙，超過1～2 mm設計距離要求，管道安裝后存在應力。

圖1 四級軸承瓦塊磨損

圖2 四級油封磨損

2 原因分析

通過多次檢修及方案驗證，最終確定造成該氮壓機故障頻發的原因有如下幾點：

（1）四級進氣管道兩法蘭端面有約15 mm 的距離，超過1～2 mm 距離要求，管道安裝后對四級蝸殼存在拉應力，是導致此故障的主要原因。

（2）現場檢查發現氮壓機多處進排氣管道波紋補償器上螺栓缺失或螺帽缺失，降低了波紋補償器部分功能。

（3）三四級蝸殼同心度存在偏差。

3 處理措施

（1）四級進氣管道兩法蘭端面中加裝一不銹鋼墊片，調整兩法蘭端面距離符合要求。

（2）待機組有長期停機計劃后對三四級蝸殼同心度進行檢查和調整。

（3）補齊缺失的波紋補償器螺栓、螺母后點焊防松，使波紋補償器按設計要求只能向內收縮，不能向外膨脹。

（4）修改氮壓機啟動條件中關于油溫的要求，將油溫大于38 ℃修改為大于40 ℃，有利于啟動瞬間軸承油膜的形成。

此次處理后三級振動穩定在10 μm，四級振動穩定在14μm，其余各參數均較好。

4 結束語

壓縮機的安裝應嚴格按照制造廠家的標準逐一執行，防止因壓縮機安裝質量問題造成的設備運行隱患。