干式螺桿壓縮機(jī)檢修技術(shù)的探討

王一哲，張虎

（天津大沽化工股份有限公司，天津 300455）

干式螺桿壓縮機(jī)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，主要有構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、操作容易，尤其是各個(gè)零件之間還不用潤(rùn)滑，就能正常運(yùn)行，這便很大程度地確保了壓縮氣體的潔凈程度，非常適合用在對(duì)氣體潔凈程度要求較高的情況中。另外，其陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子間還具有縫隙，不僅可以承受液體的壓力，而且還可運(yùn)輸帶有粉塵的氣體，應(yīng)用范圍極其廣泛。

1 干式螺桿壓縮機(jī)的構(gòu)造及運(yùn)行流程

干式螺桿壓縮機(jī)的構(gòu)成部分包括陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、軸承、齒輪以及軸封，等等，其是無(wú)油、小噪音、速裝類的壓縮機(jī)。其運(yùn)行原理為：氣體先進(jìn)入氣缸中，經(jīng)過(guò)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子不斷作用，以使轉(zhuǎn)子齒槽之間的容積越來(lái)越大，隨著轉(zhuǎn)子齒槽的容積越來(lái)越大時(shí)，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子會(huì)不斷填嵌，從而會(huì)使氣體的壓力不斷變大，最終從排氣口把壓縮的氣體排放出來(lái)，這就是干式螺桿壓縮機(jī)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程。因?yàn)楦墒铰輻U壓縮機(jī)運(yùn)用了同步齒輪，這就使陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子充分達(dá)到了無(wú)接觸嚙合的效果，所以通常情況不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損問(wèn)題，既增強(qiáng)了運(yùn)行效率，又改善了壓縮機(jī)零件經(jīng)常損傷的問(wèn)題。

2 干式螺桿壓縮機(jī)常見(jiàn)的故障

據(jù)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)干式螺桿壓縮機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后，非常容易發(fā)生轉(zhuǎn)子竄動(dòng)、端面燒傷、推力軸承燒損、軸封漏油和漏氣等問(wèn)題，不僅會(huì)影響其他儀表的使用效果，而且還會(huì)引發(fā)很多的后果：首先，轉(zhuǎn)子竄動(dòng)會(huì)和氣缸腔體發(fā)生撞擊，進(jìn)而引發(fā)二級(jí)機(jī)頭和推力軸承燒傷。其次，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子嚙合面及氣缸內(nèi)壁的防腐層會(huì)發(fā)生脫落。最后，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的封軸頸會(huì)嚴(yán)重磨傷。

3 導(dǎo)致干式螺桿壓縮機(jī)故障發(fā)生的主要原因

經(jīng)過(guò)對(duì)故障干式螺桿壓縮機(jī)不斷的調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致其故障發(fā)生的原因有兩個(gè)，分別為設(shè)計(jì)不合理、組件結(jié)構(gòu)及運(yùn)行不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的。

（1）設(shè)計(jì)不合理。因?yàn)楦墒铰輻U壓縮機(jī)的排氣端具有壓力差，所以間隙會(huì)影響機(jī)組的屬性，尤其是容積率，當(dāng)其間隙非常大時(shí)，排氣腔中的高壓氣體會(huì)倒流進(jìn)齒間，從而導(dǎo)致容積率變低，使耗能變大；當(dāng)其間隙較小時(shí)，因溫度較高會(huì)使轉(zhuǎn)子受熱發(fā)生膨脹，這樣端面就會(huì)和排氣端板產(chǎn)生摩擦，最終造成設(shè)備損傷。因此，在設(shè)計(jì)干式螺桿壓縮機(jī)的時(shí)候，應(yīng)將推力軸承設(shè)置在排氣端一側(cè)。

（2）組件結(jié)構(gòu)及運(yùn)行不協(xié)調(diào)。首先，推力軸承。在裝備機(jī)組的時(shí)候，要是未測(cè)量好軸承的游隙值，就會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)生游隙現(xiàn)象，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生竄動(dòng)，和氣缸壁產(chǎn)生摩擦及碰撞，最終使推力軸承燒傷。其次，軸封結(jié)構(gòu)。因?yàn)楦墒铰輻U壓縮機(jī)是在無(wú)油下運(yùn)行的，這便要求其潤(rùn)滑與氣體區(qū)域要有良好的軸封，同時(shí)，軸封還要在高圓周速率中運(yùn)行，并帶有彈性，以能夠適應(yīng)滾動(dòng)推力軸承下轉(zhuǎn)子所形成的軸向移動(dòng)，并且和油封作用的轉(zhuǎn)子軸頸必須具備耐溫、低硬度和低摩擦等屬性。最后，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子。因?yàn)楦墒铰輻U壓縮機(jī)是無(wú)油的，所以必須讓陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子具有間隙，這樣它們就不會(huì)接觸，進(jìn)而不會(huì)磨損。由此可知，轉(zhuǎn)子定位非常重要，一旦陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的間隙過(guò)小，就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生碰撞及摩擦。

4 干式螺桿壓縮機(jī)檢修技術(shù)

經(jīng)過(guò)調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)，可采用以下檢修技術(shù)來(lái)維修干式螺桿壓縮機(jī)，分別為陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確定位檢修技術(shù)、軸承裝配檢修技術(shù)和油封裝配檢修技術(shù)，等等。

（1）陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確定位檢修技術(shù)。通常干式螺桿壓縮機(jī)的陽(yáng)轉(zhuǎn)子為四齒，陰轉(zhuǎn)子為六齒，所以調(diào)節(jié)型線間隙屬于干螺桿壓縮機(jī)檢修極其重要的一部分，其實(shí)質(zhì)就是合理布置陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒間隙。例如，2級(jí)轉(zhuǎn)子，其定位檢修過(guò)程就為：先使用塞尺測(cè)量齒面的總間隙，然后用陰轉(zhuǎn)子同步齒輪定位，以旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)用適當(dāng)?shù)娜呷M(jìn)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子面的最小處，因?yàn)殛庩?yáng)齒數(shù)是6：4，需要不斷測(cè)定，才能找到最小值。

（2）軸承裝配檢修技術(shù)。在軸承裝配檢修過(guò)程中，應(yīng)采用和轉(zhuǎn)子軸承、軸頸大小一樣的專用假軸檢修技術(shù)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子端面間隙與軸承軸向游隙的調(diào)節(jié)與測(cè)量比較困難。對(duì)于轉(zhuǎn)子端面間隙調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō)，由于機(jī)組較小，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，所以采用塞尺無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量出轉(zhuǎn)子的間隙，如果運(yùn)用不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)端面間隙，就非常容易導(dǎo)致排氣端面間隙較大或者較小，如果間隙較大，則會(huì)使干式螺桿壓縮機(jī)的運(yùn)行效率下降；如果間隙較小，則會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子因熱膨脹和壓縮腔端板發(fā)生摩擦。對(duì)于軸承軸向游隙的調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō)，因?yàn)楦墒铰輻U壓縮機(jī)均采用的是集裝式，所以在檢修過(guò)程中，必須良好調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子端面和同步齒輪的間隙，同時(shí)良好測(cè)量推力軸承的軸向游隙。一般情況下，推力軸承的軸向游隙會(huì)在0.03～0.05mm，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的測(cè)量技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)，所以在實(shí)際中經(jīng)常會(huì)發(fā)生推力游隙較大或者較小，如果游隙較小時(shí)，則會(huì)燒壞推力軸承；如果游隙較大時(shí)，則會(huì)造成轉(zhuǎn)子竄動(dòng)現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，只有保證推力軸承軸向游隙與排氣端面間隙測(cè)量準(zhǔn)確的前提下，才可有效增強(qiáng)裝置的質(zhì)量，提升運(yùn)行效率。于是，就分別對(duì)推力軸承軸向游隙、軸承組裝配與排氣端面間隙測(cè)量提出了改善建議。首先，優(yōu)化推力軸承軸向游隙。要想有效測(cè)量推力軸承軸向游隙，就需要設(shè)置一個(gè)調(diào)整測(cè)量工裝，可以良好解決上述問(wèn)題。具體步驟為：先測(cè)量出壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子和軸承軸頸的大小，然后依據(jù)該大小來(lái)調(diào)節(jié)測(cè)量的專用假軸，再把以前的轉(zhuǎn)子軸頸和軸承的過(guò)盈配合變成假軸和軸承的過(guò)渡配合，同時(shí)把假軸固定于平板中，在同心處安裝一個(gè)軸承箱支架，在附近安裝測(cè)量的輔助工具，如專用表架。這樣通過(guò)此假軸就能在檢修過(guò)程中準(zhǔn)確地測(cè)量集裝軸承組的軸向游隙，進(jìn)而就能將其定位在可靠的范圍當(dāng)中，具體的應(yīng)用流程為：先在軸承箱里裝好各個(gè)零件，然后通過(guò)鎖緊螺母固定于假軸上、通過(guò)螺栓固定于支架上，隨后安好百分表，并使其處于零，之后放開(kāi)螺栓，用螺母支撐軸承箱，此時(shí)，百分表的數(shù)據(jù)就是推力軸承的游隙，然后不斷調(diào)節(jié)墊片，使推力游隙調(diào)節(jié)完成。其次，優(yōu)化軸承組裝配。如果采用以往的裝配工藝，難以確保推力軸承裝配良好，所以就通過(guò)假軸來(lái)調(diào)節(jié)軸承游隙，同時(shí)做好裝配數(shù)據(jù)的記載，并把調(diào)完的軸承組裝配于轉(zhuǎn)子，之后計(jì)算推力軸向游隙，要是數(shù)據(jù)一樣，就表示軸承組件已安裝良好，要是不一樣就表示沒(méi)有安裝良好，通常推力軸承軸向游隙處于0.08～0.13mm。最后，轉(zhuǎn)子排出端面間隙優(yōu)化。以前的排出端面間隙測(cè)量都采用的是在塞尺，使壓縮機(jī)保持水平狀態(tài)下展開(kāi)測(cè)量，該形式具有很多缺點(diǎn)，主要包括：推力游隙對(duì)端面間隙的影響較大、測(cè)量區(qū)域較小、塞尺性能差等等，這些因素均會(huì)導(dǎo)致很大的誤差出現(xiàn)。于是便對(duì)測(cè)量技術(shù)展開(kāi)了優(yōu)化，第一步安裝壓縮機(jī)氣缸缸，第二步翻轉(zhuǎn)氣缸體，使其處于垂直狀態(tài)，然后固定好，并于軸頭處安裝百分表，在此需要安裝比端面間隙低0.5mm的墊塊，隨后緊固軸承箱并調(diào)節(jié)百分表，使其處于零，最后放開(kāi)固定螺栓，運(yùn)用千斤頂往上作用轉(zhuǎn)子，直到百分表的數(shù)不發(fā)生變化時(shí)，這就是排出端面的間隙，之后再調(diào)節(jié)墊片大小，其大小應(yīng)為墊塊厚與端面間隙的和。

（3）軸封裝配檢修技術(shù)。干式螺桿壓縮機(jī)的軸封主要為浮環(huán)密封式軸封，其中封氣部分運(yùn)用的是三道浮動(dòng)碳環(huán)，封油部分運(yùn)用的是一道帶波形浮動(dòng)碳環(huán)，封氣和封油的中間運(yùn)用的是通氣環(huán)，這樣一旦碳環(huán)失效，從其滲出的氣與油都會(huì)經(jīng)過(guò)通氣環(huán)排到大氣中，有效避免了氣油相混合的問(wèn)題。要想促使軸封穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，在檢修時(shí)就需要關(guān)注以下幾個(gè)方面：首先，管控好碳環(huán)、通氣環(huán)以及軸徑的質(zhì)量、大小等。其次，一級(jí)碳環(huán)和軸徑的間隙應(yīng)保持在0.13～1.1mm，二級(jí)碳環(huán)和軸徑的間隙應(yīng)保持在0.08～0.13mm。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述內(nèi)容可知，干式螺桿壓縮機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，但其故障發(fā)生率較大，需要采取有效的檢修技術(shù)進(jìn)行修理，以使其穩(wěn)定地運(yùn)行。于是，就對(duì)檢修技術(shù)展開(kāi)了深入的研究，提出了三個(gè)有效的檢修技術(shù)，分別為陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確定位檢修技術(shù)、軸承裝配檢修技術(shù)和油封裝配檢修技術(shù)，等等，經(jīng)過(guò)研究能夠發(fā)現(xiàn)上述檢修技術(shù)均非常的有效，能夠很大程度保障干式螺桿壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。