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離心空壓機(jī)聯(lián)軸器故障分析及處理
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【摘要】制氧機(jī)組空壓機(jī)頻繁出現(xiàn)聯(lián)軸器膜片損壞現(xiàn)象，且伴隨有機(jī)組振動(dòng)，從損壞的特點(diǎn)及機(jī)理進(jìn)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(jìn)后，消除了聯(lián)軸器膜片損壞現(xiàn)象，機(jī)組恢復(fù)了連續(xù)正常運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】聯(lián)軸器膜片 級(jí)間管道 不同心 柔性支撐
一、前言
4TYD112型離心空壓機(jī)是某鋼動(dòng)力廠1000M3/h制氧機(jī)組配套的原料空氣壓縮機(jī)，是氧氣供應(yīng)主力設(shè)備。
空壓機(jī)的概況：屬單軸等溫型原料空氣壓縮機(jī)，該機(jī)型采用四級(jí)壓縮、三次中間冷卻、增速機(jī)傳動(dòng)的方式，低壓級(jí)在外側(cè)，高壓級(jí)在中間，每級(jí)均為中間進(jìn)氣，一級(jí)進(jìn)口設(shè)置了軸向型進(jìn)口導(dǎo)葉，由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制，每級(jí)的進(jìn)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(jī)組的兩個(gè)聯(lián)軸器均采用膜片式聯(lián)軸器。機(jī)組的傳動(dòng)示意圖如圖1所示。
機(jī)組的布置方式：主機(jī)布置在二樓的.(層，三臺(tái)中間冷卻器在一樓’(層呈平行布置，一級(jí)在中間，二、三級(jí)在兩邊，設(shè)計(jì)要求級(jí)間管道不帶支撐，但在施工與安裝過程中因?qū)嶋H場(chǎng)地原因，二、三級(jí)冷卻器不得不各自向外平移1200mm，且有半邊基礎(chǔ)落在進(jìn)排水溝上，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了加固處理，因冷卻器的移位致使二、三級(jí)及四級(jí)進(jìn)氣管道均有所加長(zhǎng)，考慮到重量因素，對(duì)加長(zhǎng)的管道采用了鋼支撐。潤(rùn)滑油站也布置在一樓0m層。
二、故障現(xiàn)象
空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)行13個(gè)月后發(fā)現(xiàn)軸位移有增大的趨勢(shì)，并伴隨振動(dòng)值的加大，1號(hào)聯(lián)軸器處發(fā)出不正常響聲，而且機(jī)組運(yùn)行9個(gè)月后，只有在導(dǎo)葉開度達(dá)到90%;以上時(shí)，產(chǎn)氣量才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。停車檢查1號(hào)聯(lián)軸器發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)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(jī)端則完好無損，止推軸承和徑向軸承均完好，壓縮機(jī)與增速機(jī)的同心度和張口值均發(fā)生較大的變化并超標(biāo)，壓縮機(jī)高出增速機(jī)0.9mm，重新更換同型號(hào)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(yùn)行3個(gè)月又出現(xiàn)同樣現(xiàn)象，機(jī)組同心度均發(fā)生較大偏移，只是壓縮機(jī)不同程度地高于增速機(jī)，其他各部分及參數(shù)均無異常。
三、原因分析
對(duì)機(jī)組進(jìn)行停車檢查，并測(cè)得相關(guān)參數(shù)，經(jīng)查：進(jìn)口導(dǎo)葉右上角有一片（即1/10片）有問題，手搖執(zhí)行機(jī)構(gòu)無動(dòng)作，此片連接螺栓松脫，壓縮機(jī)端膜片又出現(xiàn)了扭曲，壓縮機(jī)又高出增速機(jī)0.27mm，左右偏差也大，且機(jī)組前后導(dǎo)向塊的單邊間隙過大，達(dá)到0.5mm，仔細(xì)觀察檢查各部位發(fā)現(xiàn)，二、三級(jí)級(jí)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(jī)前端兩個(gè)原本有0.05mm間隙的螺栓全部變?yōu)樘幵谑芫o狀態(tài)，當(dāng)松動(dòng)這兩個(gè)螺栓時(shí)，聽到機(jī)組發(fā)出一聲“嘣”響，機(jī)組其余部分未見任何異常。
通過對(duì)以上現(xiàn)象分析認(rèn)為，影響1#聯(lián)軸器頻繁出現(xiàn)故障主要因素有4個(gè)。
（1）聯(lián)軸器的安裝尺寸不合標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)此，在機(jī)組冷態(tài)下將壓縮機(jī)和增速機(jī)的轉(zhuǎn)子各自推向外側(cè)，測(cè)得安裝尺寸符合設(shè)計(jì)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(yùn)行13個(gè)月的情況來看，這種可能性不大，并重新對(duì)其進(jìn)行了計(jì)算，證明聯(lián)軸器的選配沒有問題。
（3）氣封間隙的擴(kuò)大以及進(jìn)氣流線的改變?cè)黾恿藱C(jī)組軸向力，但是氣封完好，測(cè)量其間隙均符合要求，進(jìn)口葉片有一片不動(dòng)，改變氣體進(jìn)口流動(dòng)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(jī)與增速機(jī)在運(yùn)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(jī)與增速機(jī)同心度反復(fù)變化的根本原因便是級(jí)間管道及其剛性支撐的影響。分析認(rèn)為，機(jī)組與其管道沒有處在自然的對(duì)接狀態(tài)，機(jī)組與其管道互相發(fā)出應(yīng)力，使得彼此“憋住”。機(jī)組運(yùn)行時(shí)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(yán)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(bǔ)償能力，這可以從二、三級(jí)級(jí)間管道膨脹節(jié)波紋擠壓在一起的現(xiàn)象得到證明，當(dāng)管道熱膨脹量超過了管道膨脹節(jié)的補(bǔ)償能力時(shí)，便有一個(gè)向上的頂力傳遞給壓縮機(jī)，引起壓縮機(jī)不斷地升高，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)與增速機(jī)的同心度得不到保證，當(dāng)壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，勢(shì)必有一個(gè)額外的扭轉(zhuǎn)力矩長(zhǎng)期傳遞給了1#聯(lián)軸器，當(dāng)1#聯(lián)軸器的疲勞強(qiáng)度達(dá)到極限時(shí)，聯(lián)軸器最薄弱的地方———壓縮機(jī)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(jī)與增速機(jī)的同心度及張口值到規(guī)定范圍內(nèi)，調(diào)整好后對(duì)壓縮機(jī)左右兩側(cè)重新增加定位螺栓，以保證壓縮機(jī)與增速機(jī)的同心在左右方向上不得變位跑動(dòng)。
（2）重新更改級(jí)間管道支撐，將5個(gè)級(jí)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(shí)，明顯感覺到管道下墜，其中最為明顯的是三級(jí)進(jìn)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(zhǔn)，通過支頂螺栓調(diào)整支架高度。
（3）因原來的補(bǔ)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(bǔ)償器上，松度10mm。
（4）為了增強(qiáng)1#聯(lián)軸器的抗疲勞強(qiáng)度，重新磨制6個(gè)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(zhǎng)度就由原來的481mm增加到482mm。
五、結(jié)束語
1運(yùn)行效果
經(jīng)過以上的處理后，通過對(duì)機(jī)組10個(gè)月的運(yùn)行觀察及對(duì)1#聯(lián)軸器檢查的實(shí)踐證明，取得了滿意的效果，機(jī)組各項(xiàng)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(yàn)總結(jié)
對(duì)于離心式空壓機(jī)來說，初次安裝非常重要，除保證機(jī)組的各項(xiàng)參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)外，還要保證管道拼裝時(shí)不能強(qiáng)行對(duì)接，盡量使管道與管道之間、管道與機(jī)組之間采用自然對(duì)接，以消除應(yīng)力。
3遺留問題
空壓機(jī)冷卻器在首次安裝時(shí)因設(shè)計(jì)問題不得不移位至進(jìn)排水管溝處，致使冷卻器基礎(chǔ)不牢固，由此導(dǎo)致的振動(dòng)勢(shì)必傳遞給空壓機(jī)從而，加大了空壓機(jī)的振動(dòng)，而這也會(huì)導(dǎo)致1#聯(lián)軸器的使用壽命。另外管道與機(jī)組之間的應(yīng)力的大小也無法計(jì)算，這就需要以后對(duì)管道支撐及膨脹節(jié)進(jìn)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。