瓦斯氣螺桿壓縮機(jī)斷軸分析及檢修關(guān)鍵點(diǎn)探究

瓦斯氣的來源主要是煉油廠內(nèi)各裝置，通常含有大量固體雜質(zhì)及腐蝕性成分，壓縮機(jī)出現(xiàn)故障的情況，自然難以得到徹底解決。研究表明，導(dǎo)致軸斷裂的原因，主要是介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)，致使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子始終處于應(yīng)力腐蝕、化學(xué)腐蝕的環(huán)境中，要想解決該問題，關(guān)鍵是定期對(duì)螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行檢修，保證其正常運(yùn)行。

　　1   軸斷裂故障簡述

　　作為回收瓦斯氣的常用機(jī)組，螺桿壓縮機(jī)之所以得到了廣泛的應(yīng)用，主要因?yàn)槠渚哂袑?shí)用性強(qiáng)、壓縮比高和便于操作的優(yōu)勢(shì)，某煉油廠內(nèi)運(yùn)行的螺桿壓縮機(jī)數(shù)量為兩臺(tái)，在運(yùn)轉(zhuǎn)兩年后，出現(xiàn)了斷軸問題，具體情況如下：某臺(tái)處于運(yùn)行狀態(tài)下的螺桿壓縮機(jī)，不僅機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)，還存在異音，通過解體檢查發(fā)現(xiàn)，陰轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端，出現(xiàn)軸斷裂現(xiàn)象，兩臺(tái)壓縮機(jī)均發(fā)生了斷軸的事故，一臺(tái)壓縮機(jī)的斷軸部位在軸承軸肩處，另一臺(tái)壓縮機(jī)的斷軸部位在驅(qū)動(dòng)端軸肩處[1]。下文主要圍繞著斷軸的原因、解決方法和檢修關(guān)鍵點(diǎn)展開討論，供相關(guān)人員參考。

　　2   斷軸原因和解決方法

　　2.1 斷軸原因

　　氣缸體內(nèi)裝有陰轉(zhuǎn)子和陽轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子體和軸承間存在軸封裝置，作用有兩個(gè)，一個(gè)是避免氣缸內(nèi)流入潤滑油，另一個(gè)是避免缸內(nèi)氣體泄漏。在對(duì)該螺桿壓縮機(jī)出現(xiàn)斷軸的原因進(jìn)行分析后，得出以下結(jié)論：其一，如果有固體顆粒進(jìn)入壓縮機(jī)腔內(nèi)，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)嚙合的過程中，會(huì)將固體顆粒牢牢咬合在間隙中，壓縮機(jī)所產(chǎn)生徑向力和軸向力隨之加大，經(jīng)過解體檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)體、軸承箱內(nèi)均沒有異物存在，則可以排除由于異物進(jìn)入機(jī)組，導(dǎo)致壓縮機(jī)出現(xiàn)故障的可能;其二，以端面形貌為依據(jù)展開分析，確定陽轉(zhuǎn)子軸斷裂處，處于軸和梳齒密封所磨損的部位，二者磨損會(huì)使局部產(chǎn)生高溫，螺旋壓縮機(jī)的高溫部位，一旦受到冷水刺激，就會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，從而使轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋;其三，斷裂處正處于軸和陰轉(zhuǎn)子的變徑處，伴隨截面變化大的情況，對(duì)退刀槽底部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)沒有過度圓角，另外，應(yīng)力具有很大的集中傾向，而處于運(yùn)行狀態(tài)下的壓縮機(jī)的上述情況，通常為不停變化的，交變應(yīng)力的狀態(tài)隨之形成，經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，壓縮機(jī)滿足了疲勞破壞的要求，疲勞裂紋的出現(xiàn)成為必然;其四，瓦斯氣通常是由煉油廠的各裝置所放出，具有成分復(fù)雜的特點(diǎn)，為了節(jié)約水資源，多數(shù)煉油廠選擇將壓縮機(jī)出口處分液罐內(nèi)的水，向壓縮機(jī)進(jìn)行注入，達(dá)到循環(huán)用水的目的，由于壓縮機(jī)所注入循環(huán)用水中，含有大量的腐蝕成分，導(dǎo)致壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子始終處于兼具應(yīng)力腐蝕與化學(xué)腐蝕的環(huán)境中，在此前提下，軸斷裂處所經(jīng)受應(yīng)力一旦滿足應(yīng)力腐蝕的條件，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的裂紋。通過對(duì)解體后壓縮機(jī)螺桿的腐蝕形態(tài)進(jìn)行分析可以看出，除了上文中提到的電化學(xué)腐蝕外，較為常見的腐蝕形式還包括汽蝕，這是因?yàn)閴嚎s機(jī)入口處的壓力相對(duì)較低，如果壓縮機(jī)入口處有噴淋液進(jìn)入，會(huì)導(dǎo)致部分汽油出現(xiàn)汽化的情況，汽化后汽油融入噴淋液，共同流入螺桿，螺桿出口處氣體經(jīng)過壓縮，壓力增加，氣泡隨之破裂，沖擊波由此而產(chǎn)生，螺桿表面在上述作用的影響下，會(huì)出現(xiàn)變形、空蝕坑等情況，而液體汽化、氣泡破滅所產(chǎn)生沖擊力，會(huì)加劇腐蝕程度。需要注意一點(diǎn)，雖然常頂壓縮機(jī)與減頂壓縮機(jī)具有相似的工作環(huán)境，但是，常頂壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)問題的幾率較低，導(dǎo)致其被腐蝕的主要原因?yàn)殡娀瘜W(xué)腐蝕。

　　2.2 解決方法

　　研究表明，導(dǎo)致軸斷裂的原因，主要是疲勞工作、硫化氫的應(yīng)力腐蝕等，根據(jù)不同原因制定相應(yīng)的解決方案，可以有效降低斷軸的可能?，F(xiàn)階段，得到廣泛應(yīng)用并取得良好成效的斷軸解決方法，有以下四種：第一種，對(duì)管路、過濾器和冷卻器進(jìn)行清洗，為機(jī)組提供清潔的運(yùn)行環(huán)境，降低出現(xiàn)卡塞問題的可能;第二種，在對(duì)機(jī)組進(jìn)行解體檢修之后，在轉(zhuǎn)子的軸肩處，對(duì)過度圓槽進(jìn)行加工，在螺桿端面上，對(duì)能夠消除應(yīng)力的環(huán)槽進(jìn)行加工，將運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行消除;第三種，保證檢修的質(zhì)量，通過無損探傷的方式，確定螺桿機(jī)轉(zhuǎn)子存在的問題，結(jié)合實(shí)際情況制定解決措施，另外，在檢修過程中，應(yīng)對(duì)同步齒、轉(zhuǎn)子的嚙合間隙，排氣端的間隙，轉(zhuǎn)子平行度加以控制，為機(jī)組運(yùn)行的平穩(wěn)性提供保證，轉(zhuǎn)子遭受損傷的幾率也會(huì)有所下降;第四種，根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)可知，不銹鋼的腐蝕形式以局部腐蝕為主，具體原因是介質(zhì)發(fā)生作用，導(dǎo)致鈍化膜被破壞，氯離子較易被不銹鋼表面吸附、破壞鈍化膜，使所在區(qū)域和其他區(qū)域間形成微電池，從而導(dǎo)致不銹鋼被腐蝕，研究表明，氯離子孔蝕帶來的危害，主要是會(huì)使不銹鋼表面出現(xiàn)凹穴，引發(fā)孔蝕的常見原因是低流速，換句話說，高流速可以避免腐蝕物質(zhì)在表面濃縮，出現(xiàn)孔蝕的幾率也會(huì)有所下降，另外，如果被引發(fā)凹穴處于穩(wěn)定階段，通常不會(huì)再向不銹鋼內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)展[2]。瓦斯氣含有多種化學(xué)成分，在某些情況下，硫化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有>10%的可能，氯離子隨之出現(xiàn)，在對(duì)冷卻水進(jìn)行循環(huán)利用的過程中，濃縮的現(xiàn)象無法避免，以氯離子為代表的腐蝕成分的濃度，也會(huì)隨之升高，面對(duì)上述情況，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)中和劑、減頂緩蝕劑、氨水的投入量進(jìn)行增加，這樣做的目的是控制pH值，避免酸性物質(zhì)過量，導(dǎo)致螺桿壓縮機(jī)受到影響，另外，定期對(duì)循環(huán)水進(jìn)行更換也很有必要。

　　3   檢修螺桿壓縮機(jī)的關(guān)鍵點(diǎn)

　　檢修螺旋壓縮機(jī)的關(guān)鍵，有以下幾點(diǎn)：首先，進(jìn)行轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡與無損探傷。其次，對(duì)需要打磨的轉(zhuǎn)子的端面、表面和腔體表面進(jìn)行檢修，保證檢修所需數(shù)據(jù)真實(shí)、有效，只有這樣才能使盤車靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)行過程中存在異音的問題，也可以得到有效解決。最后，對(duì)主要間隙值加以確定，一般來說，梳齒密封間隙約為0.4mm，如果間隙過小，會(huì)導(dǎo)致梳齒和轉(zhuǎn)子摩擦，溫度升高，如果間隙過大，會(huì)導(dǎo)致密封氣被大量浪費(fèi);而嚙合間隙約為0.2mm，擺線側(cè)的嚙合間隙往往小于圓弧側(cè)的嚙合間隙，研究表明，嚙合間隙與排氣端間隙，給機(jī)組穩(wěn)定性、運(yùn)行效率帶來的影響十分直觀;排氣端間隙約為0.15mm;而同步齒的嚙合間隙，則以0.03mm為最佳，如果同步齒側(cè)的間隙較小，齒輪穩(wěn)定性則能夠得到有力保證，即使機(jī)組出現(xiàn)緊急停機(jī)的情況，過大的出口壓力導(dǎo)致機(jī)組反轉(zhuǎn)，薄齒輪對(duì)大齒輪具有的保護(hù)作用，也可以得到充分發(fā)揮;平衡活塞的間隙應(yīng)當(dāng)被控制在0.05mm左右，如果偏差過多，會(huì)給平衡活塞對(duì)轉(zhuǎn)子軸向力具有的平衡作用帶來影響[3]。