淺談苯乙烯裝置中廢氣壓縮機(jī)的檢修

白道平，劉貫家，王一哲，宋學(xué)偉，冉偉

（天津大沽化工股份有限公司，天津300455）

淺談苯乙烯裝置中廢氣壓縮機(jī)的檢修

白道平，劉貫家，王一哲，宋學(xué)偉，冉偉

（天津大沽化工股份有限公司，天津300455）

本文主要介紹了廢氣壓縮機(jī)檢修的注意事項(xiàng)，對(duì)其中關(guān)鍵點(diǎn)轉(zhuǎn)子定位，齒側(cè)間隙，螺桿間隙比率的測(cè)量與調(diào)整方法，進(jìn)行了分析。

廢氣壓縮機(jī)；轉(zhuǎn)子定位；齒側(cè)間隙螺桿間隙比率

1　廢氣壓縮機(jī)簡(jiǎn)介

廢氣壓縮機(jī)在年產(chǎn)量50萬(wàn)t苯乙烯裝置中是關(guān)鍵設(shè)備，其主要作用維持脫氫反應(yīng)器負(fù)壓條件，保證脫氫的負(fù)荷及轉(zhuǎn)化率［1］。

本公司所用廢氣壓縮機(jī)廠家是日本神鋼生產(chǎn)的，是無(wú)油雙螺桿壓縮機(jī)，壓縮機(jī)型號(hào)：KS80LNZ，螺桿直徑816mm，受工藝需求和綜合制造能力的影響，是目前全球直徑最大的在用螺桿壓縮機(jī)。轉(zhuǎn)子整體鍛造加工而成，殼體碳鋼基體堆焊不銹鋼316。

1.1廢氣壓縮機(jī)主要性能參數(shù)

排放氣：主要是氫氣，二氧化碳，甲烷。進(jìn)口壓力:22.4kPa。出口壓力：190kPa。進(jìn)口溫度：38℃。額定轉(zhuǎn)速（透平）：7500r/min。能力：74000m3/h。額定功率（蒸汽透平）：4200KW。出口溫度：150℃。

1.2雙螺桿壓縮機(jī)的工作原理及工作過(guò)程

雙螺桿式壓縮機(jī)是一種按容積變化原理工作的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子，互相嚙合，旋向一左一右，陰轉(zhuǎn)子齒凹形，陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒凸型，將陰轉(zhuǎn)子齒槽與機(jī)體內(nèi)圓柱面，端壁面共同構(gòu)成工作容積視為基元容積，在入口處吸氣，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，基元容積縮小，壓縮氣體，在出口處排出氣體。噴油螺桿式壓縮機(jī)不設(shè)同步齒輪，一對(duì)轉(zhuǎn)子如一對(duì)齒輪，由陽(yáng)轉(zhuǎn)子直接帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子不直接接觸，動(dòng)力傳遞通過(guò)同步齒輪完成。

1.3螺桿式壓縮機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：（1）無(wú)不平衡的質(zhì)量力，運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)小，對(duì)基礎(chǔ)要求降低。（2）轉(zhuǎn)速高，使在同樣生產(chǎn)能力下，機(jī)器結(jié)構(gòu)容積小，重量輕?？芍圃旃β蚀?，結(jié)構(gòu)緊湊的螺桿壓縮機(jī)。（3）無(wú)磨損，干式壓縮機(jī)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子以非接觸方式運(yùn)行，保證無(wú)磨損，壽命長(zhǎng)，但機(jī)器壽命受軸承耐久性限制。（4）無(wú)油壓縮，干式螺桿壓縮機(jī)具有絕對(duì)無(wú)油壓縮，可用于輸送不能受油侵蝕氣體，具有平直的特性曲線，沒(méi)有喘振界限的優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)：（1）效率較低，由于其內(nèi)部密封性不好和高的氣流速度，螺桿式壓縮機(jī)等溫效率比同等功率活塞式壓縮機(jī)低。（2）轉(zhuǎn)子制造復(fù)雜，支撐要求高?；诟叩霓D(zhuǎn)速和很小的間隙，螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子必須高精度加工，齒廓形狀復(fù)雜，轉(zhuǎn)子需用專用銑刀加工，轉(zhuǎn)子配對(duì)不能隨便組合，所以損壞轉(zhuǎn)子常需成對(duì)調(diào)換。（3）噪聲大，需附帶特殊的吸氣和排氣消音器，以便將噪聲保持在允許限度之內(nèi)。

1.4苯乙烯裝置廢氣壓縮機(jī)檢修原因

廢氣壓縮機(jī)停車后，盤(pán)不動(dòng)車，用乙苯浸泡，盤(pán)車仍然不動(dòng)，根據(jù)檢修類似設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)看，最大可能出口轉(zhuǎn)子端面與殼體端面有碳化結(jié)焦聚合物，無(wú)法溶解，需要解體物理清理，同時(shí)借此機(jī)會(huì)解體檢查轉(zhuǎn)子及殼體堆焊層的附著情況。

1.5結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)圖紙分析，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子兩側(cè)由徑向軸承支撐，在出口側(cè)有推力軸承定位轉(zhuǎn)子軸向位置，保證轉(zhuǎn)子與殼體端面間隙。在轉(zhuǎn)子尾端有非常精確的同步齒輪來(lái)保證轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間有很小間隙，從而沒(méi)有金屬接觸，同時(shí)轉(zhuǎn)子兩側(cè)碳環(huán)及干氣密封的軸封組件，保證軸承潤(rùn)滑油不會(huì)進(jìn)入腔室及壓縮氣體的外漏，進(jìn)而保證介質(zhì)無(wú)油壓縮。

通過(guò)分析，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，與轉(zhuǎn)子間隙，轉(zhuǎn)子定位，齒輪間隙有很大關(guān)系，因此壓縮機(jī)檢修要做好以下關(guān)鍵點(diǎn)控制：（1）轉(zhuǎn)子軸向定位（轉(zhuǎn)子與殼體端面間隙和推力軸承間隙控制）；（2）齒側(cè)間隙調(diào)整；（3）轉(zhuǎn)子間隙調(diào)整；（4）轉(zhuǎn)子，殼體的吊裝的穩(wěn)定性。因此，在拆解過(guò)程中要特別標(biāo)注幾個(gè)部位調(diào)整墊。

2　壓縮機(jī)解體

通過(guò)查看圖紙，分析結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)機(jī)體解體遵循從兩端向中間，從上向下的解體順序。關(guān)鍵點(diǎn)有：（1）吊具的準(zhǔn)備，吊裝時(shí)保證平穩(wěn)；（2）推力軸承間隙及轉(zhuǎn)子與殼體端面間隙調(diào)整墊的標(biāo)注。

2.1解體主要順序

聯(lián)軸器、盤(pán)車器→進(jìn)出口側(cè)油箱上蓋、下蓋→推力軸承組件→上蓋螺栓拆卸及上蓋吊卸→轉(zhuǎn)子吊卸→轉(zhuǎn)子上齒輪，徑向軸承拆卸→軸封組件拆卸

2.2解體后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

2.2.1殼體，轉(zhuǎn)子出口部位積聚聚合物較多，見(jiàn)圖1。

2.2.2轉(zhuǎn)子進(jìn)口處部分有蜂窩狀，應(yīng)該是入口噴頭水汽蝕造成，轉(zhuǎn)子其它部位完好，見(jiàn)圖2。

2.2.3轉(zhuǎn)子及殼體堆焊層附著完好。

圖1　壓縮機(jī)下殼體

圖2　轉(zhuǎn)子汽蝕處

3　打磨，清洗

殼體及轉(zhuǎn)子的打磨清洗工作簡(jiǎn)單，但影響很大。轉(zhuǎn)子表面及端部聚合物多，對(duì)后續(xù)轉(zhuǎn)子安裝，軸向定位調(diào)整，轉(zhuǎn)子間隙的測(cè)量有很大影響，轉(zhuǎn)子汽蝕處必須處理，否則在以后運(yùn)行中可能產(chǎn)生金屬屑顆粒大，造成轉(zhuǎn)子損傷。這次檢修通過(guò)以下方法做好清洗，打磨工作。（1）高壓水槍，清洗殼體，轉(zhuǎn)子；（2）氣蝕處用角磨機(jī)打磨；（3）轉(zhuǎn)子表面及殼體表面用清洗劑，細(xì)砂紙等打磨干凈。打磨清洗檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)高點(diǎn)，毛刺，油污，用手觸摸表面光滑，且手上沒(méi)有明顯油污痕跡。

4　組裝

4.1組裝主要順序

轉(zhuǎn)子試裝→轉(zhuǎn)子正式安裝→推力軸承安裝→推力軸承，轉(zhuǎn)子與殼體間隙測(cè)量與調(diào)整→齒輪安裝，間隙測(cè)量與調(diào)整→螺桿間隙測(cè)量與調(diào)整→上蓋安裝→兩側(cè)油箱蓋安裝→聯(lián)軸器安裝→找正

4.2安裝過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)

4.2.1轉(zhuǎn)子試裝

轉(zhuǎn)子正式組裝前，轉(zhuǎn)子軸上零部件只帶徑向軸承試裝，并測(cè)量軸向竄向。試裝的目的一是確認(rèn)轉(zhuǎn)子能順利放下，在徑向軸承與殼體配合處不會(huì)卡住，二是確認(rèn)轉(zhuǎn)子可軸向移動(dòng)，保證在間隙測(cè)量及調(diào)整時(shí)轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)無(wú)問(wèn)題，本次檢修確認(rèn)轉(zhuǎn)子與殼體軸向總間隙為3.51mm。

4.2.2吊裝工具及吊裝的控制

本次檢修正式吊裝時(shí)，在轉(zhuǎn)子軸封座與殼體配合處發(fā)生拉毛現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子無(wú)法放入，分析原因一是轉(zhuǎn)子吊裝橫梁長(zhǎng)度方面尺寸不夠，造成轉(zhuǎn)子吊裝時(shí)不平穩(wěn)；二是在徑向軸承座及密封座與殼體配合處未涂抹潤(rùn)滑劑，摩擦力過(guò)大，通過(guò)將吊裝橫梁孔向兩側(cè)擴(kuò)孔改進(jìn)，在吊裝時(shí)，保證平穩(wěn)、水平，以及在配合處涂抹防咬合劑，起潤(rùn)滑作用，順利完成轉(zhuǎn)子及殼體的安裝。

4.2.3推力軸承及轉(zhuǎn)子與殼體端面間隙調(diào)整

推力軸承間隙對(duì)推力軸承瓦塊與推力盤(pán)間油膜的形成及承載能力影響很大，同時(shí)在運(yùn)行中要保證轉(zhuǎn)子軸向位置，防止轉(zhuǎn)子軸向與殼體接觸，因此此間隙值必須在控制范圍內(nèi)。間隙通過(guò)調(diào)整墊片厚度方法來(lái)調(diào)整。

（1）推力軸承間隙調(diào)整方法

在轉(zhuǎn)子軸端部架設(shè)百分表，將轉(zhuǎn)子向推向進(jìn)口測(cè)到止點(diǎn)，此時(shí)在工作位置，推力盤(pán)貼合內(nèi)測(cè)瓦塊，將百分表調(diào)零，將轉(zhuǎn)子拉向出口測(cè)到止點(diǎn)，推力盤(pán)貼合外側(cè)瓦塊，讀數(shù)即為推力軸承間隙。若測(cè)量間隙小于規(guī)定值，通過(guò)加墊片或更換厚的調(diào)整墊來(lái)調(diào)整；若測(cè)量間隙大于規(guī)定值，通過(guò)更換調(diào)整墊或研磨調(diào)整墊使厚度減薄方法改變。

（2）轉(zhuǎn)子端面間隙調(diào)整

測(cè)量轉(zhuǎn)子端面間隙時(shí)，首先為確保轉(zhuǎn)子向排氣側(cè)能移動(dòng)到轉(zhuǎn)子與殼體貼上的止點(diǎn)處，將推力軸承座安裝，軸承座外側(cè)壓蓋不裝。在轉(zhuǎn)子軸端部架設(shè)百分表，轉(zhuǎn)子推向排氣側(cè)止點(diǎn)，百分表調(diào)零，反向推轉(zhuǎn)子到工作狀態(tài)（推力軸承內(nèi)側(cè)瓦塊與推力盤(pán)貼合），此時(shí)表讀數(shù)即為實(shí)測(cè)間隙X。若X小于規(guī)定值，則通過(guò)更換薄的調(diào)整板或通過(guò)研磨減薄調(diào)整板的方法改變，增大間隙。

說(shuō)明：端面間隙（工作狀態(tài)）要在實(shí)測(cè)推力軸承間隙+0.06到+0.11mm之間。因?yàn)檗D(zhuǎn)子是靠推力軸承軸向定位，在推力盤(pán)與外側(cè)瓦塊貼合時(shí)，端面間隙要大于0.06mm，這樣才能防止轉(zhuǎn)子與殼體相蹭，而當(dāng)推力軸承在正常工作狀態(tài)（內(nèi)側(cè)瓦塊與推力盤(pán)貼合）時(shí)，轉(zhuǎn)子與殼體端面間隙最大值為推力軸承+ 0.11mm，保證效率。

本次檢修推力軸承間隙在規(guī)定范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子端面間隙測(cè)量值大于規(guī)定值，分別在陽(yáng)、陰轉(zhuǎn)子調(diào)整墊后加0.05和0.12mm厚調(diào)整墊，使間隙符合規(guī)定值。

4.2.4齒輪側(cè)隙及螺桿間隙的調(diào)整

齒輪側(cè)隙及螺桿間隙調(diào)整是壓縮機(jī)檢修中的關(guān)鍵部分，關(guān)系到壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的好壞。此型號(hào)壓縮機(jī)陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒輪為整體齒輪，陰轉(zhuǎn)子齒輪由一對(duì)雙片齒輪與固定輪轂三部分組成，通過(guò)定位銷定位，固定螺栓固定為一體。

4.2.4.1齒側(cè)間隙的測(cè)量與調(diào)整

合理的齒側(cè)間隙是穩(wěn)定運(yùn)行的前提，且齒側(cè)間隙遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)子間隙。如圖3所示，齒側(cè)間隙可通過(guò)改變兩片齒輪錯(cuò)開(kāi)的角度大小來(lái)調(diào)整。

圖3　陰轉(zhuǎn)子齒輪示意圖

當(dāng)同步齒輪測(cè)得間隙大于規(guī)定值時(shí)，將背側(cè)齒圈沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩片齒輪錯(cuò)開(kāi)角度增大，即可減小間隙，當(dāng)側(cè)得間隙小于規(guī)定值時(shí)，將背側(cè)齒圈沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩片齒輪錯(cuò)開(kāi)角度減小，即可增大間隙。

測(cè)量調(diào)整方法：（1）使轉(zhuǎn)子在工作狀態(tài)位置，固定陽(yáng)轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子可動(dòng)；（2）在陰轉(zhuǎn)子及陽(yáng)轉(zhuǎn)子側(cè)機(jī)殼架設(shè)表座，百分表分別測(cè)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒輪移動(dòng)，其中測(cè)陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒輪百分表用來(lái)確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)陰轉(zhuǎn)子齒輪時(shí)，陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒輪不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；（3）使陰轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到止點(diǎn)，百分表調(diào)零，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，讀數(shù)即為實(shí)測(cè)間隙值，測(cè)量4組；（4）如有偏差則進(jìn)行調(diào)整。

本次檢修，齒輪無(wú)磨損，定位銷孔無(wú)磨損，及齒輪輪轂與軸配合無(wú)問(wèn)題，若首次安裝無(wú)問(wèn)題，本次檢修不會(huì)有太大變化，通過(guò)測(cè)量驗(yàn)證，齒輪側(cè)隙在0°、90°、180°、270°時(shí)，分別為：0.05、0.04、0.05、0.03，要求范圍0.03～0.06，可見(jiàn)齒輪側(cè)隙在范圍內(nèi)，未調(diào)整。

4.2.4.2螺桿間隙比率的測(cè)量與調(diào)整［2］

螺桿壓縮機(jī)兩螺桿轉(zhuǎn)子的葉面為共軛曲面，嚙合間隙分布在參與嚙合的轉(zhuǎn)子葉峰的兩側(cè)，螺桿間隙的設(shè)定考慮溫度影響，預(yù)留熱膨脹間隙，考慮轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)變形使間隙變小的影響，規(guī)定期限內(nèi)齒輪側(cè)隙因齒面磨損增大的量，轉(zhuǎn)子間隙的余量。螺桿間隙比率指陽(yáng)轉(zhuǎn)子凸面與陰轉(zhuǎn)子凹槽兩側(cè)間隙，一般間隙比率控制在0.8至1.2之間。

日本神鋼此型號(hào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子直徑有816mm，較大，考慮到測(cè)量的準(zhǔn)確性，每一嚙合處取5個(gè)點(diǎn)，同時(shí)陽(yáng)轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子齒數(shù)比4:6，陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)2周，陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)3周才能重復(fù)嚙合，測(cè)量間隙共組12次嚙合，考慮進(jìn)口，出口不同點(diǎn)，需測(cè)24組數(shù)據(jù)。

調(diào)整原理：逆向法思考，調(diào)整陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子上下間隙，就是改變陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的初始咬合相位角，因轉(zhuǎn)子周向定位靠同步齒輪確定，因此也是改變同步齒輪嚙合初始相位角，若改變齒輪嚙合相位角，只要使陰轉(zhuǎn)子齒輪圈與固定輪轂之間的初始相位角發(fā)生改變即可。因此，調(diào)整轉(zhuǎn)子間隙時(shí)固定陰轉(zhuǎn)子，松陰轉(zhuǎn)子齒輪圈與固定輪轂定位銷及固定螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪圈，帶動(dòng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，改變陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子的咬合相位角改變轉(zhuǎn)子間隙，間隙合適時(shí)，固定齒輪圈和輪轂的固定螺栓及定位銷。

調(diào)整方法如下：（1）首先使轉(zhuǎn)子在工作狀態(tài)位置：推力盤(pán)緊貼內(nèi)側(cè)瓦塊，陰轉(zhuǎn)子固定，陽(yáng)轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)。（2）通過(guò)盤(pán)陽(yáng)轉(zhuǎn)子使陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒輪貼合陰轉(zhuǎn)子齒輪圈，測(cè)量螺桿間隙，若S1/S2值不在規(guī)定值范圍，則需調(diào)整陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子嚙合相位角。（3）松陰轉(zhuǎn)子齒圈固定螺栓，松齒輪圈與固定輪轂的定位銷。（4）若S1/ S2值過(guò)小，反向（順時(shí)針）盤(pán)從動(dòng)齒輪圈，使陽(yáng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，S1值變大，S2值變小，使間隙比率變大，反之，使間隙比率變小。（5）重新緊固固定螺栓，再次測(cè)量螺桿間隙比率，直到在規(guī)定范圍之內(nèi)。（6）試裝定位銷，若不合適，利用鉸刀鉸定位銷孔，裝定位銷。

5　檢修前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比

通過(guò)對(duì)比檢修前后溫度，振動(dòng)數(shù)據(jù)，檢修后壓縮機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定。

6　總結(jié)

檢修前準(zhǔn)備不足，在材料，工器具方面，根據(jù)本次檢修，補(bǔ)足缺少工器具，專用材料。轉(zhuǎn)子正式吊裝時(shí)，發(fā)生拉毛現(xiàn)象，在通過(guò)改進(jìn)吊裝橫梁，吊裝方法已解決。測(cè)量推力軸承間隙及轉(zhuǎn)子與墻板間隙及調(diào)整用時(shí)長(zhǎng)。改進(jìn)措施：提前溝通調(diào)整方法，專用墊片提前準(zhǔn)備。螺桿間隙調(diào)整用時(shí)長(zhǎng)。改進(jìn)：盤(pán)車時(shí)困難，阻力大，改進(jìn)固定工裝解決。測(cè)量方法改進(jìn)：由原來(lái)測(cè)量一組，調(diào)整一組，改為全部測(cè)量，調(diào)整最大數(shù)據(jù)，測(cè)量后，再次測(cè)量。通過(guò)此次檢修，徑向軸承磨損接近限值，其它零部件基本無(wú)問(wèn)題，主要問(wèn)題在于產(chǎn)生聚合物，造成壓縮機(jī)抱死，在以后運(yùn)行中，要盡量避免此類情況發(fā)生及落實(shí)好應(yīng)急預(yù)案。

總之，由于是第一次檢修，在廠家指導(dǎo)下進(jìn)行，從檢修準(zhǔn)備，進(jìn)度安排，檢修標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)施工，大型機(jī)組吊裝，施工過(guò)程中溝通協(xié)調(diào)，試運(yùn)行方面，都做了周密安排，保證了檢修工作順利完成。

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.04.015

TP051.21

B

1008-1267（2016）04-0045-04

2016-01-11

白道平（1987～）男，本科，工程師。主要從事設(shè)備維修工作。