螺桿壓縮機(jī)在純堿生產(chǎn)中的技術(shù)改進(jìn)

郭 亮，王燕山

（1.山東?；瘓F(tuán)，山東 壽光 262737；2.實(shí)聯(lián)化工（江蘇）有限公司，江蘇 淮安 223112）

隨著我廠生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，壓縮車(chē)間也歷經(jīng)數(shù)次擴(kuò)建，目前我廠新、老生產(chǎn)線共有螺桿壓縮機(jī)20余臺(tái)，多數(shù)為上海壓縮機(jī)廠生產(chǎn)的LG63C－430／3.8型壓縮機(jī)。驅(qū)動(dòng)機(jī)是杭州汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的背壓式工業(yè)汽輪機(jī)。該設(shè)備具有打氣量大、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，該設(shè)備在生產(chǎn)中也逐漸暴露出了不少問(wèn)題，如壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子密封問(wèn)題、缸體腐蝕、缸體變形等。

1 機(jī)組的技術(shù)特性、工作原理

1.1 螺桿壓縮機(jī)

在純堿生產(chǎn)中該機(jī)用于將石灰窯產(chǎn)生的窯氣（主要成分為N260%、CO238%）和煅燒爐產(chǎn)生的爐氣（主要成分是CO285%）加壓后送至碳化工序以制堿。

型號(hào)：LG63C－430／3.8

螺桿轉(zhuǎn)速：2 750r／min

壓縮氣量：430m3／min（標(biāo)況）

吸入溫度：≤35℃

吸入壓力：0.09MPa（絕壓）

排氣溫度：≤150℃（噴水降溫）

排氣壓力：≤0.38MPa（表壓）

軸功率：1 800kW

驅(qū)動(dòng)方式：汽輪機(jī)—減速器—螺桿壓縮機(jī)

1.2 汽輪機(jī)

型號(hào)：NG25／20／0

額定功率：2 300kW

正常功率：2 000kW

進(jìn)汽溫度：400～410℃

進(jìn)汽壓力：33～35kg／cm2（表壓）

排氣壓力：2.5kg／cm2

轉(zhuǎn)速范圍：8 772～10 587r／min

減速機(jī)：功率：2 300kW

速比：3.66

汽輪機(jī)是反動(dòng)式，體積小，效率高，能力大，汽耗低，轉(zhuǎn)速可調(diào)，噪音小，是目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)機(jī)型。

2 使用中的問(wèn)題和技術(shù)改進(jìn)

2.1 螺桿轉(zhuǎn)子排氣端軸頸密封問(wèn)題

螺桿轉(zhuǎn)子排氣端軸頸有一填料函箱來(lái)完成對(duì)壓縮氣體的密封，內(nèi)有一個(gè)前置密封體，4只石墨填料環(huán)，一個(gè)螺旋氣封體和一個(gè)填料壓蓋共5部分組成。1＃壓縮機(jī)曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)以下問(wèn)題：缸體前端蓋漏氣越來(lái)越大，潤(rùn)滑油含水量越來(lái)越多，造成推力瓦溫上升。拆缸后發(fā)現(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)子φ230的軸頸出現(xiàn)4道寬為4～8mm、深度為0.5～1.5mm的環(huán)形劃痕。

經(jīng)分析造成劃痕的原因是窯氣中所含灰塵附著在石墨環(huán)上，形成一層硬垢，由于軸的長(zhǎng)期高速運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)軸頸造成磨損，致使密封處間隙變大、密封失效所致。同時(shí)軸頸材質(zhì)（2Cr13）耐磨性差，也是密封失效的原因之一。為此，我們對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子兩端磨損的軸進(jìn)行光刀，然后電鍍耐磨性能優(yōu)良的鉻（厚度0.2～0.3mm）來(lái)保護(hù)軸頸，同時(shí)要求電除塵崗位將窯氣含塵量控制在指標(biāo)范圍（60mg／m3）以?xún)?nèi)。修復(fù)后，該機(jī)運(yùn)行狀況良好，按照1＃壓縮機(jī)改造的成功經(jīng)驗(yàn)，我們又相繼對(duì)2＃、4＃、5＃等機(jī)組的軸頸進(jìn)行處理，徹底解決了因氣封漏氣，從而導(dǎo)致潤(rùn)滑油被污染的問(wèn)題。

2.2 螺桿轉(zhuǎn)子排氣側(cè)端面密封問(wèn)題

為保證轉(zhuǎn)子打氣效率和減少軸向推力，原設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)子的排氣側(cè)端面加工有一組環(huán)形密封線（共8條，最外側(cè)直徑φ403，最內(nèi)側(cè)直徑φ258，每條密封線高×寬為2×2）。轉(zhuǎn)子安裝時(shí)，要保證轉(zhuǎn)子與缸前端面的密封間隙為0.26～0.28mm。運(yùn)行過(guò)程中，各機(jī)組相繼出現(xiàn)了陽(yáng)轉(zhuǎn)子推力瓦溫上升較快，運(yùn)行周期縮短，檢修頻次增加，打氣效率降低的現(xiàn)象。后來(lái)，在3＃螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子前端面腐蝕嚴(yán)重，密封線全部磨損，且轉(zhuǎn)子端面有大小不一、深度達(dá)1.5mm左右的蝕坑，轉(zhuǎn)子與缸體的端面密封間隙也變?yōu)?mm左右。

原因是窯氣含塵量高、氣體流速快，對(duì)轉(zhuǎn)子密封線沖刷腐蝕嚴(yán)重，當(dāng)密封間隙腐蝕變大時(shí)，會(huì)在排氣端形成渦流，反過(guò)來(lái)又加快了轉(zhuǎn)子密封面的沖刷腐蝕，形成惡性循環(huán)。當(dāng)間隙達(dá)到一定程度后，轉(zhuǎn)子承受的軸向推力迅速升高，瓦溫也隨之升高，打氣效率降低。為此我們采用A107焊條對(duì)轉(zhuǎn)子端面實(shí)施焊補(bǔ)，焊前對(duì)焊接部位提升溫度，焊后用木炭烘烤保溫1h時(shí)，焊完后，按圖紙要求加工好密封線，解決了轉(zhuǎn)子端面密封問(wèn)題，延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)子使用周期。

2.3 螺桿壓縮機(jī)缸體腐蝕變形

螺桿缸體由兩部分組成：缸體和缸頭。材質(zhì)為ZG1Cr13，缸體內(nèi)部有一層夾套，中間要通過(guò)循環(huán)水來(lái)冷卻缸體。機(jī)組運(yùn)行幾年后，缸體表面出現(xiàn)腐蝕，特別是排氣端缸面腐蝕尤為嚴(yán)重，深度可達(dá)1～3 mm。另外，缸體受鑄造內(nèi)應(yīng)力影響，發(fā)生變形，上下缸面蓋合不嚴(yán)，漏氣漏水，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

為此，我們協(xié)同其它機(jī)械廠對(duì)5＃螺桿缸體進(jìn)行加工處理。具體措施是：①螺桿缸體工作面腐蝕嚴(yán)重部位用A107焊條補(bǔ)平（邊焊邊敲擊焊接部位，每焊一塊，用木炭堆火保溫1h）。②根據(jù)缸體變形情況，在數(shù)控機(jī)床上，將上下缸體中分面各銑去2～5 mm。③將缸頭與缸體分解（分解前要將缸頭與缸體的定位孔鉸好）。④據(jù)缸體內(nèi)腔加工尺寸，用數(shù)控機(jī)床將缸體加工成形。⑤配裝缸頭，打上定位銷(xiāo)，加工軸承、氣封孔座。

經(jīng)以上加工后，缸體內(nèi)腔尺寸基本恢復(fù)到出廠時(shí)數(shù)值，出力率大幅度提高，運(yùn)行狀況大為改善。

2.4 螺桿轉(zhuǎn)子軸頸磨損

螺桿轉(zhuǎn)子軸頸材質(zhì)為2Cr13，外徑尺寸為φ169.80，軸承采用巴氏合金，潤(rùn)滑用30＃透平油。機(jī)組運(yùn)行多年后軸頸出現(xiàn)程度不等的磨損和橢圓現(xiàn)象，油膜形成不好，造成機(jī)組振動(dòng)和軸瓦巴氏合金脫落，反過(guò)來(lái)又加快了軸頸的磨損，形成惡性循環(huán)。若僅僅因軸頸磨損就更換軸頭，時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高。

我們采用了一種花費(fèi)少，加工時(shí)間短，簡(jiǎn)便易行的辦法：把磨損的轉(zhuǎn)子放在50機(jī)床上，找好正，上磨頭將軸頸磨削0.2～0.5mm。然后根據(jù)加工好的軸頸，到軸瓦生產(chǎn)廠家定做非標(biāo)軸瓦。較好滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要，節(jié)約了費(fèi)用，延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)子使用壽命。

2.5 其他問(wèn)題的處理

為提高螺桿壓縮機(jī)的自動(dòng)化程度，我們將壓縮機(jī)的汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)由齒輪調(diào)節(jié)調(diào)速系統(tǒng)，改為新型WOODWARD505型數(shù)字式電液調(diào)速系統(tǒng)?，F(xiàn)在除了老線9＃壓縮機(jī)已全部改完，此控制系統(tǒng)更為完善，操作也更為方便，保證了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；為保證機(jī)組潤(rùn)滑油的質(zhì)量，新上油回收處理裝置，去除雜質(zhì)，蒸發(fā)水分，調(diào)節(jié)酸值，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益；將機(jī)組事故油泵改為輔助油泵，兩臺(tái)輔泵互為備用，杜絕了因油泵故障造成的機(jī)組停機(jī)，穩(wěn)定了生產(chǎn)。

3 螺桿機(jī)組仍存在的問(wèn)題

1）螺桿止回閥易銹蝕和結(jié)垢，有時(shí)動(dòng)作失靈，突然停機(jī)時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)子倒轉(zhuǎn)，易造成事故。今后應(yīng)選用耐腐蝕和更靈敏可靠的止回閥。

2）螺桿進(jìn)、出氣端軸封應(yīng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)使用周期，提高密封性能。

3）螺桿機(jī)組的降噪問(wèn)題，仍需研究解決。

4）汽機(jī)液壓控制系統(tǒng)，應(yīng)加裝高壓油過(guò)濾器，以保證控制系統(tǒng)動(dòng)作靈敏可靠。

5）壓縮機(jī)與汽輪機(jī)的潤(rùn)滑應(yīng)改為兩套獨(dú)立供油系統(tǒng)，避免因壓縮機(jī)漏氣、漏水污染油質(zhì)，影響汽機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)，造成軸頸磨損和調(diào)速系統(tǒng)失靈。

螺桿壓縮機(jī)在我廠使用中經(jīng)過(guò)不繼地改進(jìn)和完善，越來(lái)越能適應(yīng)我廠的生產(chǎn)工況。