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離心空壓機聯(lián)軸器故障分析及處理
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【摘要】制氧機組空壓機頻繁出現(xiàn)聯(lián)軸器膜片損壞現(xiàn)象，且伴隨有機組振動，從損壞的特點及機理進行分析，找出膜片損壞的主要原因。通過以柔性支撐代替剛性支撐的改進后，消除了聯(lián)軸器膜片損壞現(xiàn)象，機組恢復(fù)了連續(xù)正常運行。
【關(guān)鍵詞】聯(lián)軸器膜片 級間管道 不同心 柔性支撐
一、前言
4TYD112型離心空壓機是某鋼動力廠1000M3/h制氧機組配套的原料空氣壓縮機，是氧氣供應(yīng)主力設(shè)備。
空壓機的概況：屬單軸等溫型原料空氣壓縮機，該機型采用四級壓縮、三次中間冷卻、增速機傳動的方式，低壓級在外側(cè)，高壓級在中間，每級均為中間進氣，一級進口設(shè)置了軸向型進口導(dǎo)葉，由電動執(zhí)行機構(gòu)控制，每級的進出口管道均帶有膨脹節(jié)，止推軸承采用均壓止推軸承，徑向軸承采用可傾瓦，機組的兩個聯(lián)軸器均采用膜片式聯(lián)軸器。機組的傳動示意圖如圖1所示。
機組的布置方式：主機布置在二樓的.(層，三臺中間冷卻器在一樓’(層呈平行布置，一級在中間，二、三級在兩邊，設(shè)計要求級間管道不帶支撐，但在施工與安裝過程中因?qū)嶋H場地原因，二、三級冷卻器不得不各自向外平移1200mm，且有半邊基礎(chǔ)落在進排水溝上，對基礎(chǔ)進行了加固處理，因冷卻器的移位致使二、三級及四級進氣管道均有所加長，考慮到重量因素，對加長的管道采用了鋼支撐。潤滑油站也布置在一樓0m層。
二、故障現(xiàn)象
空壓機連續(xù)運行13個月后發(fā)現(xiàn)軸位移有增大的趨勢，并伴隨振動值的加大，1號聯(lián)軸器處發(fā)出不正常響聲，而且機組運行9個月后，只有在導(dǎo)葉開度達到90%;以上時，產(chǎn)氣量才能達到設(shè)計要求。停車檢查1號聯(lián)軸器發(fā)現(xiàn)壓縮機端膜片已扭曲并破損，三根連接螺栓已切斷，其余5根螺栓均有不同程度的損傷，而靠增速機端則完好無損，止推軸承和徑向軸承均完好，壓縮機與增速機的同心度和張口值均發(fā)生較大的變化并超標，壓縮機高出增速機0.9mm，重新更換同型號的聯(lián)軸器，并調(diào)整同心度和張口值到規(guī)定值。之后每運行3個月又出現(xiàn)同樣現(xiàn)象，機組同心度均發(fā)生較大偏移，只是壓縮機不同程度地高于增速機，其他各部分及參數(shù)均無異常。
三、原因分析
對機組進行停車檢查，并測得相關(guān)參數(shù)，經(jīng)查：進口導(dǎo)葉右上角有一片（即1/10片）有問題，手搖執(zhí)行機構(gòu)無動作，此片連接螺栓松脫，壓縮機端膜片又出現(xiàn)了扭曲，壓縮機又高出增速機0.27mm，左右偏差也大，且機組前后導(dǎo)向塊的單邊間隙過大，達到0.5mm，仔細觀察檢查各部位發(fā)現(xiàn)，二、三級級間管道膨脹節(jié)的波紋幾乎擠壓在一起，且擠壓程度不均勻，壓縮機前端兩個原本有0.05mm間隙的螺栓全部變?yōu)樘幵谑芫o狀態(tài)，當松動這兩個螺栓時，聽到機組發(fā)出一聲“嘣”響，機組其余部分未見任何異常。
通過對以上現(xiàn)象分析認為，影響1#聯(lián)軸器頻繁出現(xiàn)故障主要因素有4個。
（1）聯(lián)軸器的安裝尺寸不合標準，對此，在機組冷態(tài)下將壓縮機和增速機的轉(zhuǎn)子各自推向外側(cè)，測得安裝尺寸符合設(shè)計要求，排除此因素的影響。
（2）聯(lián)軸器本身選型有問題，但是通過第一次連續(xù)運行13個月的情況來看，這種可能性不大，并重新對其進行了計算，證明聯(lián)軸器的選配沒有問題。
（3）氣封間隙的擴大以及進氣流線的改變增加了機組軸向力，但是氣封完好，測量其間隙均符合要求，進口葉片有一片不動，改變氣體進口流動型線從而一定程度影響了軸向力，但這不是影響聯(lián)軸器損壞的主要因素。
（4）壓縮機與增速機在運行中逐漸不同心是引起聯(lián)軸器故障的主要原因，而導(dǎo)致壓縮機與增速機同心度反復(fù)變化的根本原因便是級間管道及其剛性支撐的影響。分析認為，機組與其管道沒有處在自然的對接狀態(tài)，機組與其管道互相發(fā)出應(yīng)力，使得彼此“憋住”。機組運行時其各部分及管道均處在受熱膨脹狀況下，其熱應(yīng)力的存在，使得“憋住”的狀況更為嚴重，加上管道采用的是剛性支撐，使得管道熱膨脹只能朝上，不能朝下，從而限制了管道膨脹節(jié)的補償能力，這可以從二、三級級間管道膨脹節(jié)波紋擠壓在一起的現(xiàn)象得到證明，當管道熱膨脹量超過了管道膨脹節(jié)的補償能力時，便有一個向上的頂力傳遞給壓縮機，引起壓縮機不斷地升高，從而導(dǎo)致壓縮機與增速機的同心度得不到保證，當壓縮機高速運轉(zhuǎn)時，勢必有一個額外的扭轉(zhuǎn)力矩長期傳遞給了1#聯(lián)軸器，當1#聯(lián)軸器的疲勞強度達到極限時，聯(lián)軸器最薄弱的地方———壓縮機端的膜片便最先遭到破壞。
四、處理措施
（1）重新調(diào)整壓縮機與增速機的同心度及張口值到規(guī)定范圍內(nèi)，調(diào)整好后對壓縮機左右兩側(cè)重新增加定位螺栓，以保證壓縮機與增速機的同心在左右方向上不得變位跑動。
（2）重新更改級間管道支撐，將5個級間管道剛性支撐全部更改為加彈簧的可調(diào)位移式柔性支撐，新支撐如圖2所示。
在改支撐時，明顯感覺到管道下墜，其中最為明顯的是三級進氣和出氣管道，幾乎自然下降40-50mm。
新改的柔性支撐架高度以管道自然下降后的高度為準，通過支頂螺栓調(diào)整支架高度。
（3）因原來的補償器連接螺栓全部未裝，為防止膨脹節(jié)破裂出現(xiàn)事故，故重新車制32根絲桿連接在補償器上，松度10mm。
（4）為了增強1#聯(lián)軸器的抗疲勞強度，重新磨制6個厚度1mm的墊片，按間隔方式增加在聯(lián)軸器膜片與法蘭之間，這樣聯(lián)軸器的總長度就由原來的481mm增加到482mm。
五、結(jié)束語
1運行效果
經(jīng)過以上的處理后，通過對機組10個月的運行觀察及對1#聯(lián)軸器檢查的實踐證明，取得了滿意的效果，機組各項參數(shù)穩(wěn)定，1#聯(lián)軸器膜片頻繁破損的故障隱患已解除。
2經(jīng)驗總結(jié)
對于離心式空壓機來說，初次安裝非常重要，除保證機組的各項參數(shù)在標準值以內(nèi)外，還要保證管道拼裝時不能強行對接，盡量使管道與管道之間、管道與機組之間采用自然對接，以消除應(yīng)力。
3遺留問題
空壓機冷卻器在首次安裝時因設(shè)計問題不得不移位至進排水管溝處，致使冷卻器基礎(chǔ)不牢固，由此導(dǎo)致的振動勢必傳遞給空壓機從而，加大了空壓機的振動，而這也會導(dǎo)致1#聯(lián)軸器的使用壽命。另外管道與機組之間的應(yīng)力的大小也無法計算，這就需要以后對管道支撐及膨脹節(jié)進行觀察，并根據(jù)支撐彈簧的松緊情況來調(diào)整支頂螺栓以改變支撐架的高度。