【壓縮機網(wǎng)】一、前言

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

　　CENTAC壓縮機主機部份包括以下主要部件：齒輪箱、轉子總成、葉輪、軸承等。

　　1.齒輪箱

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

　　2.轉子總成

　　C75M×3采用第一級轉子獨立由大齒輪驅動(dòng)，第二級和第三級轉子背靠背共軸布置的設計。三級葉輪均采用高效后彎式葉輪，通過(guò)獨特的三角圓弧錐面P3連接件與葉輪軸相連。從電機方向看，葉輪轉向為逆時(shí)針?lè )较?。每一級轉子均由高質(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)的作用在于吸收機組運行時(shí)由空氣動(dòng)力產(chǎn)生的軸向推力，以避免將此負荷傳到大齒輪上，從而延長(cháng)了齒輪的壽命。第一級推力環(huán)通過(guò)三角圓弧連接件與葉輪軸的另一端相連，第二、三級葉輪由于共軸，推力環(huán)與葉輪軸成為一體，位于兩個(gè)葉輪之間。所有轉動(dòng)件都通過(guò)動(dòng)平衡測試，每級葉輪后的轉子軸處都裝有一徑向振動(dòng)探頭，線(xiàn)接至控制柜，對每級的振動(dòng)進(jìn)行監測。

　　C75M×3采用低壓潤滑油系統（油壓1.7～2.2 barG, 油溫43～46°C）對軸承進(jìn)行潤滑，主要部件如下：內置于壓縮機底盤(pán)內的潤滑油箱, 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，以保護在突然停電時(shí)壓縮機的充分潤滑。預潤滑油泵由380V、3相、50Hz電機驅動(dòng)并帶有一內置減壓閥。預潤滑油泵在壓縮機啟動(dòng)前和停機后對機組進(jìn)行潤滑：當壓縮機處于運行狀態(tài)時(shí)，主油泵供油，預潤滑油泵檢測到壓力信號后自動(dòng)停止工作；當壓縮機處于停機狀態(tài)時(shí)，預潤滑油泵自動(dòng)啟動(dòng)。密封氣壓力傳感器與控制柜相連，提供自鎖保護，當密封氣壓力未達到設定值時(shí)，預潤滑油泵不會(huì )工作。油壓低時(shí)預潤滑油泵自動(dòng)啟動(dòng)。潤滑油路進(jìn)口裝有篩網(wǎng)，10微米的雙聯(lián)油過(guò)濾器，板式油冷卻器按照35℃ 冷卻水設計，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軸承中的油壓，在主油泵進(jìn)口和預潤滑油泵出口裝有止回閥。

　　油過(guò)濾器后裝有壓力傳感器，線(xiàn)接至控制柜。以實(shí)現對低油壓進(jìn)行顯示、報警和停機。油過(guò)濾器后裝有電阻測溫計，線(xiàn)接至控制柜。對油溫高/低進(jìn)行顯示、報警和停機。油過(guò)濾器上帶有油壓差表，以顯示潤滑油過(guò)濾器前后的壓差。

　　二、故障現象

　　該機組自安裝運行以來(lái)，曾出現過(guò)啟機時(shí)潤滑油壓波動(dòng)，近期因更換潤滑油。檢查清理油系統和主油泵的軸承密封部件，更換潤滑油后，例行切機運行，啟動(dòng)后30秒后，潤滑油壓低聯(lián)鎖停車(chē)。檢查主油泵、預潤滑油泵、潤滑油管路系統，發(fā)現主油泵主動(dòng)軸斷裂，從動(dòng)螺桿副推力面咬合磨損。其它無(wú)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(wú)明顯起伏變形，判斷是主油泵主動(dòng)螺桿受扭矩過(guò)大，超過(guò)屈服強度值，在螺桿軸肩應力集中處產(chǎn)生扭斷。

　　2.從主油泵主從動(dòng)螺桿磨損痕跡上看，分析是因為主油泵入口管路有空氣積存，導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，因為缺油加速磨損，進(jìn)而咬合抱死，導致主動(dòng)螺桿在軸肩處被強力扭斷。

　　3.檢查機組油路各部件及油路設計，預潤滑油泵完好，管路連接完好無(wú)泄漏跡象。拆檢預潤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)現明顯泄露情況。檢查油路調壓閥，完好。檢查潤滑油溫控閥，測試正常，檢查雙聯(lián)油濾器，正常。最終問(wèn)題集中在油路管路設計上。主油泵由大齒輪直接通過(guò)彈性體直接傳動(dòng)，其所在位置是整個(gè)油路最高位置，比預潤滑油泵高約1.1米。并且在開(kāi)機前，先啟動(dòng)預潤滑油泵，油路建立油壓，但是潤滑油將逆向將主油泵入口段管路灌泵，即潤滑油通過(guò)主油泵出口進(jìn)入泵體，通過(guò)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，并且無(wú)法排出，因為主油泵所處最高位沒(méi)有設置排氣閥，實(shí)際上整個(gè)油路沒(méi)有設置放氣閥。

　　檢查驗證：經(jīng)過(guò)緊急采購新泵到貨后，將舊泵入口段彎頭拆下鉆孔，加裝排氣閥。在預潤滑油泵運行時(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(cháng)約5秒，從而驗證了管路不能自行排氣的事實(shí)?；仡櫼酝_(kāi)機過(guò)程發(fā)生過(guò)因為管路中存氣導致油壓瞬間降低的情況，是由于維護人員在回裝主油泵時(shí)，通過(guò)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，但系統本身不能自動(dòng)將空氣排出。

　　四、原因總結及采取措施

　　綜上所述，判斷壓縮機主油泵斷軸故障原因是：

　　潤滑油管路存在設計缺陷，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滑油后，油路系統真空被破壞，管路進(jìn)入空氣，且在預潤滑油泵啟動(dòng)后積存的氣體因予潤滑油泵運行，將潤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，潤滑油不流動(dòng)，空氣難以排除，導致機組開(kāi)機時(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。修訂運行操作規程，在啟機前開(kāi)予潤滑油泵時(shí)，同步排氣，在啟動(dòng)主機時(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。有效地解決了機組潤滑油路設計的缺陷。

　　五、改造后的運行效果

　　改造后，壓縮機啟機前，運行人員按照修訂后的操作規程排氣，壓縮機切機，啟動(dòng)，沒(méi)有再發(fā)生潤滑油壓波動(dòng)及壓力下降問(wèn)題。

　　參考文獻
　　[1] 英格索蘭壓縮機操作手冊
　　[2] GB 50275-2010 風(fēng)機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規范

 

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