压缩机曲轴与电机转子配合过盈失效分析

2013-06-06林俊

机电工程技术 2013年6期

林俊

（广州市交通高级技师学院，广东广州 510540）

0 引言

2002 年为了满足生产需要，使用无油干燥气供干式布袋除尘、仪表控制、烟气脱硫的要求，先后安装并且投运了三台L8-60/8-I型无油润滑空气压缩机，在运行过程中出现不少影响正常运行的故障。2004 年9 月份，其中的1#机减荷时出现剧烈的震动和强烈空鸣声，而满负荷运行时就没有这种现象。这种故障现象在笔者从事本职工作以来从未遇见过。为了迅速消除故障，保证设备安全运行，对故障现象仔细观察，查找相应的技术资料，深入分析故障产生的原因。

1 产生震动的常规可能原因分析及排除

1.1 产生震动的常规可能原因[1]

根据活塞式空气压缩机的工作原理判断，造成机体产生震动常规性的可能原因如下：

（1）各部件连接不良，地脚螺栓松动；

（2）活塞与活塞杆连接的锁紧螺母松动；

（3）连杆与滑块小头轴的连接铜套磨损、滑块与机身滑道的径向间隙大于技术标准；

（4）连杆大头轴瓦与曲轴的顶间隙大于技术标准；

（5）活塞止点间隙过小；

（6）主轴承磨损，内环或外环配合松动，滚子游隙过大；

（7）配重块紧固不够牢固而且松动，造成曲轴配重不平衡。

1.2 产生震动的常规可能原因排除

（1）检查机体的连接螺栓、地脚螺栓并没有松动。

（2）检查一、二级的活塞与活塞杆连接的锁紧螺母，拆检结果锁紧螺母并无松动，活塞锁紧螺母松动的因素可以排除，为了排除活塞在气缸内因活塞环磨损而产生的径向震动，于是把一、二级的活塞环和支承环都换上新的。

（3）检查连杆与滑块小头轴的连接铜套间隙，拆开一、二级滑块小头轴的封盖用塞尺进行测量，一、二级的间隙均为0.05 mm，没有超出规定的范围，接下来用塞尺检查十字头与机身滑道的径向间隙，一级为0.25 mm，二级为0.23 mm，均符合技术要求。

（4）检查连杆大头轴瓦与曲轴的顶间隙，先把曲轴用手动转到适合拆卸的位置固定好，防止溜车伤人。再松开轴瓦座的螺母，卸下轴瓦座和轴瓦，经过仔细检查，轴瓦的接触点均匀，听它的敲击声，声音清晰，应该没有裂纹。再用压铅法检查轴瓦和曲轴的顶间隙，测量得出一级轴瓦顶间隙为0.18 mm，二级轴瓦顶间隙为0.17 mm，完全符合使用的要求。

（5）检查一、二级气缸的内、外止点间隙。仔细观察一、二级活塞的前后两个工作面，并没有碰撞过的痕迹。再用压铅法检查一、二级气缸的内、外止点间隙，测量得出一级缸外止点间隙为2.4 mm，内止点间隙为1.8 mm，二级缸外止点间隙为2.5 mm，内止点间隙为1.6 mm，全部都符合要求（见表1）。

表1 L8-60/8-I型无油压缩机主要配合部位装配间隙数据

（6）检查支承曲轴的三个轴承是否损坏，检查的结果没有超出使用技术要求。

（7）检查配重块，检查各个连接部位和防松装置都没有发现异常。

经过上述一系列检查和处理，可以判断主机部分是基本正常的，可排除上述因素是引起主机震动的原因。应该从其他方面查找震动原因。

2 引起震动的其他原因查找与分析[2]

为了进一步查证原因，决定试车进行再次判断。试车时同样出现强烈的震动和空鸣，但这次要观察的重点是电机部分。发现电机的转子在减荷运转时有不明显的晃动，尤其是转子的滑环比较明显。用听音棒监听曲轴部位，发现异常响声直接由曲轴部位传出。于是把转子拆卸检查，发现曲轴与转子连接的平键两个工作面都有被剪切过和挤压变形的痕迹，再检查曲轴和转子配合位置，轴和孔都有腐蚀现象，腐蚀面在轴的中间位置，圆周面积达到70%，经过测量腐蚀处轴径为165-0.10 mm，转子配合孔也同样有相应的腐蚀，腐蚀处孔径为165＋0.10 mm。轴与孔的中段有0.20 mm 的间隙，形成松动配合。对这个故障现象，作出以下的初步分析。

当压缩机满负荷工作时，曲轴由同步电机的转子带动，活塞作用在曲轴上的荷载产生一个与电机转子转向相反的力矩，这个荷载永远阻止曲轴带动活塞做功，电机转子与曲轴没有转速差，由电机转子带动曲轴同步运转。扭力的不平衡度小，转子瞬时的转速变化也小，对轴和键没有形成冲击，所以转动平稳，机体没有产生震动。

当压缩机在卸荷工作状态时，所有的进气阀都打开，活塞处于没有做功状态，但电机同样以428 r/min 的速度带动曲轴转动，活塞作用在曲轴上的荷载受活塞重力和气缸内空气冲击的叠加作用，使曲轴产生一个时大时小的变化力矩，曲轴平衡锤的重力无法平衡，造成瞬时速度的变化，加上平键配合及电机转子与曲轴的配合过松，使电机转子与主曲轴的转速不同步，转子对键和轴造成冲击，引起空鸣和震动。为了确切证实压缩机是否在空载荷时会产生震动和空鸣，把一、二级的吸入和排出气阀全部拆开进行空负荷试车，结果同样出现强烈震动和空鸣。