螺杆压缩机阴阳转子抱死故障分析与改进

1、螺杆压缩机阴阳转子抱死故障分析与改进?机械研究与应用?经验交流螺杆压缩机阴阳转子抱死故障分析与改进朱超,李龙(中石油兰州石化维达公司,甘肃兰州730060)摘要:通过对兰州石化公司乙烯厂聚丙烯装置C801A粉料输送双螺杆压缩机阴阳转子频繁出现抱死故障进行系统分析,并在综合分析故障产生原因的基础之上采取有效的应对措施,改进后,压缩机实现了长周期运行,产生了良好的经济效益和社会效益.关键词:螺杆压缩机;转子;故障分析;应对措施中图分类号:TH12文献标识码:B文章编号:10074414(2012)叭一O113一O2Analysisandimprovementofrotordamageinthehe

2、lical-lobecompressorZhuChao,LiLong(WeidacompanyofLanzhoupetrochemicalcompany,ChinaPetro,LanzhouGansu730060,China)Abstract:Thoushthesystematicanalysisfortherotordamageofthehelical-lobecompressorinthePPinstallationofethyl-eneplantinLanzhoupetrochemicalcorporation,accordingtothemalfunctionanalysis,thee

3、ffectivesolutionsareputforward.Aftertheimprovement,thecompressorachievesalongcycleofoperationandproducesag0odeconomiceffectivenessandSO-cialeffect.Keywords:helical-lobecompressor;rotor;malfunctionanalysis;solutions1引言兰州石化公司乙烯厂聚丙烯装置C801A粉料输送压缩机属双螺杆压缩机,其介质为氮气,气体输送能力为6942m./H,额定转速为7142r/min,驱动电机功率355kW

4、,该压缩机主要作用是把从装置粉料输送旋转阀RFSO1输送过来的聚丙烯粉料,用氮气输送到挤压单元粉料缓冲仓D802.该螺杆压缩机是装置关键设备,直接关系到装置”安稳长满优”运行.2故障概述2009年1O月21日,聚丙烯装置工艺操作人员在进行压缩机切换时,发现电机跳闸,检修人员随即对压缩机进行盘车,发现已经无法盘车,在对压缩机解体检查后发现阴阳转子相互抱死(如图1);2010年7月29日上午9时,在对C801A压缩机更换油过滤器,并对油冷却器进行清理检修结束试车过程中,压缩机突然出现异常轰鸣声音,机头伴有油烟冒出,装置操作人员立即对压缩机停车,停车后检修人员对风机进行盘车,发现无法盘车,解体后同样

5、出现阴阳转子相互抱死(如图2).3故障分析3.1基本结构和工作原理1l2螺杆压缩机的基本结构:在压缩机的机体中,平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子.通常把节圆外具有凸齿的转子,称为阳转子或阳螺杆.把节圆内具有凹齿的转子,称为阴转子或阴转子.一般阳转子与原动机连接,由阳转子带动阴转子转动.转子上的最后一对轴承实现轴向定位,并承受压缩机中的轴向力.转子两端的圆柱滚子轴承使转子实现径向定位,并承受压缩机中的径向力.在压缩机机体的两端,分别开设一定形状和大小的孔口.一个供吸气用,称为进气口;另一个供排气用,称作排气口(如图3所示).一一图1阴转子烧毁图2阳转子烧毁图3螺杆压缩机内部基本结构图1.轴封

6、2.阴转子3.压缩腔4.同步齿轮5.吸气端轴承组件6.阳转子7.排气端轴承组件收稿日期:2011-1227作者简介:朱超(1981一),男,湖北十堰人,助理工程师,主要从事工程,化工设备检维修施工技术与管理工作.?113?经验交流?机械研究与应用?工作原理:螺杆压缩机的工作循环可分为进气,压缩和排气三个过程.随着转子旋转,每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环(如图4所示).(1)进气过程:转子转动时,阴阳转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时,其空间最大,此时转子齿沟空间与进气口的相通,因在排气时齿沟的气体被完全排出,排气完成时,齿沟处于真空状态,当转至进气口时,外界气体即被吸人,沿轴向进入阴阳

7、转子的齿沟内.当气体充满了整个齿沟时,转子进气侧端面转离机壳进气口,在齿沟的气体即被封闭.(2)压缩过程:阴阳转子在吸气结束时,其阴阳转子齿尖会与机壳封闭,此时气体在齿沟内不再外流.其啮合面逐渐向排气端移动.啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐件小,齿沟内的气体被压缩压力提高.(3)排气过程:当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时,被压缩的气体开始排出,直至齿尖与齿沟的啮合面移至排气端面,此时阴阳转子的啮合面与机壳排气口的齿沟空间为零,即完成排气过程,在此同时转子的啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长,进气过程再次进行.压缩行程图4螺杆压缩机工作原理3.2螺杆型线在螺杆压缩机中,最关键的是一

8、对相互啮合的转子,转子的齿面与转子轴线垂直面得截交线称为转子型线.转子型线对压缩机的性能有重大影响,对转子型线的衡量指标主要是接触线,泄漏三角形,齿间封闭容积,对型线的要求是l接触线短,泄漏三角形小,齿间封闭容积小.(1)接触线短,使啮合的阴阳螺杆在轴间形成一条连续的接触线,以保证压缩侧与进气通道的密封性,即所谓纵向密封(如图5).接触线短意味着压缩腔向进气腔泄漏少.(2)泄漏三角形小.如图5所示,两型线啮合与机壳截面8字形尖点,理论上要求重合,由此使前,?114?1.纵向密封2.泄漏三角形3.齿问封闭窖积(b)图5螺杆线型后工作腔间相互密封,即所谓横向密封,但实际上啮合点与尖点难以重合,而形

9、成一三角形通道(如图5的2),使前一腔压缩的气体向后一腔泄漏,三角形面积小即泄漏损失小.(3)啮合的齿间封闭容积小.排气终了凸齿在螺杆末端啮人齿槽,但它不一定会完全填满齿槽空间而形成一封闭面积,会含有高压气体(如图中的3),在转子随后的转动中高压气体进入进气道中,从而形成气量损失,降低容积效率.3.3故障可能产生的原因.4(1)工艺试车时进口阀没有打开,进口处形成负压,导致转子窜轴.由于压缩机试车方案事先都已经审核批准通过,装置操作人员都严格按照试车方案进行逐步试车,这一原因可以排除.(2)试车时进口管线内有残余物料,压缩机试车时物料进入.管线内有残余物料是存在的,但是物料是粉末状聚丙烯,就算

10、是粉末状物料有少许进人压缩机中,也不会对压缩机正常运行造成影响.(3)润滑油管线中有杂质进人,未及时更换润滑油,导致油路循环不畅,油压低,轴承供油量不足,导致轴承瞬间烧毁,从而导致窜轴,转子抱死烧毁.通过对油箱中的润滑油作油品试验分析,虽润滑油已超过最佳更换周期,但是润滑油质量没有问题,满足使用要求,不是故障产生的主要原因.(4)阴阳转子顶间隙和相互啮合间隙.通过查阅两次螺杆压缩机检修规程和检修方案,发现两次阴阳转子相互啮合间隙均控制为0.15ram,顶间隙为0.20mm,通过查阅设备原始资料和咨询压缩机原厂家,阴阳转子相互啮合间隙范围为:O.150.20(mm),顶间隙范围为:0.180.2

11、3(mm),阴阳转子顶间隙和相互啮合间隙均满足安装要求,但通过具体工况分析,压缩机所输送介质为聚丙烯粉末物料,出口温度高,压力大,再加上压缩机转子转速高达7142r/min,对阴阳转子顶间隙和相互啮合间隙要求极高,分析得(下转第117页)?机械研究与应用?原出厂设置就可,但特殊情况下必须改动时,改以下两项的数值就行了:停机时间;程序停机时间.程序停机时间建议不修改,改变会对电机有很大的损坏.利用590的功能端子,可用按钮实现电机在正反转的时候只需按下按钮便实现升降速的结果,并杜绝传统的压降及干扰造成的麻烦,本控制方法成功应用在我公司生产的C61160重型车床上,相关电气控制如图2所示.+24O

12、V5B2SB4$BIKA4KA3卜旦崔盎一面厂一L广一IISBl$83$82KA3KA4鲣.鲤.Q§塑厂_T匦,SB5”c09K,A3101I墨璺!l,苗.11l2KA2I塑l正转反转正转加速反转加速正转加速反转加速c99jL-_一C4上升输入lTC8复位_j-一C5下降输入I墨些一I生C6正传L_JKA4钾麟图2电气控制经验交流输入量不改变,用其它的方法来使电机换向.一般在电机换向时,要将电机完全停止后方可换向,在使用模拟输入端的速度控制输人量不变时改变电机方向,就要用到内部模块功能先复位再转换方向,换向的同时解除复位(或在换向之后解除复位).在电流环自动调谐中,必须要断开励磁线圈

13、,使自动调谐时电机不转(在自动调谐时驱动器要加大电流到电机电枢).如果电机转起来自动调谐会失效,所以永磁电机要将电机轴夹紧不让其转动,他励,并励及串励电机要把励磁线圈断开,但此类电机有的会有剩磁,因此需将电机轴夹紧.4结语以上是在工作过程中对欧陆590调速器使用的经验介绍,并对工作中常出现的问题提出了一些解决对策,随着新技术和新理论不断在调速器上的应用,相信广大调速器的用户会在不断的使用过程中使其功能更加完善更加得心应手.参考文献:1英国欧陆传动系统有限公司.590C使用手册Z.2001.2英国欧陆传动系统有限公司.590+使用手册z.2001.3英国欧陆传动系统有限公司.Profibus-D

14、PCommunicationsinter-在转换电机的方向时,模拟输入端的速度控制的e总体通讯接口z?o0o(上接第114页)出阴阳转子相互啮合间隙小是导致转子抱死的原因之一.(5)阴阳转子在腔体内的总窜量.经测量,转子在腔体内的总窜量为1.15ram,其中排汽端分布间隙为0.30mm,进气端分布间隙为0.85ram,而根据双螺杆压缩机安装要求,转子在腔体内的标准总窜量为1.OOmm,间隙分布范围是:排汽端0.150.25(mm),进汽端0.750.85(Inl/1),所以,阴阳转子在腔体内的总窜量过大也是导致阴阳转子相互抱死的根源之一.4应对措施(1)及时更换油过滤器芯,及时更换润滑油,定期清理油冷却器.在压缩机累计运行2000h之后,需更换油过滤芯.同时,在设备累计运行2500h后更换润滑油,并且在每次更换润滑油时更换油过滤器芯,组织人员定期对压缩机有冷却器进行清理.(2)调整阴阳转子顶间隙和相互啮合间隙.根据医缩机运行工况,将压缩机阴阳转子相互啮合间隙调整为0.20ram,顶间隙为0.20mm.(3)调整阴阳转子在腔体内的总窜量.调整转子在腔体内的总窜量为1.OOmm,其中排汽端分布间隙为0.25mm,进气端分布间隙为0.75mm.5结语通过对兰州石化公司乙烯厂聚丙烯装置C801A粉料输送双螺杆压缩机阴阳转子频繁出现抱死故障进行系统分析,并在综合分析故障