螺杆压缩机在纯碱生产中的技术改进

郭 亮，王燕山

（1.山东海化集团，山东 寿光 262737；2.实联化工（江苏）有限公司，江苏 淮安 223112）

随着我厂生产规模的不断扩大，压缩车间也历经数次扩建，目前我厂新、老生产线共有螺杆压缩机20余台，多数为上海压缩机厂生产的LG63C－430／3.8型压缩机。驱动机是杭州汽轮机厂生产的背压式工业汽轮机。该设备具有打气量大、生产效率高等特点，其应用范围越来越广。随着使用时间的延长，该设备在生产中也逐渐暴露出了不少问题，如压缩机转子密封问题、缸体腐蚀、缸体变形等。

1 机组的技术特性、工作原理

1.1 螺杆压缩机

在纯碱生产中该机用于将石灰窑产生的窑气（主要成分为N260%、CO238%）和煅烧炉产生的炉气（主要成分是CO285%）加压后送至碳化工序以制碱。

型号：LG63C－430／3.8

螺杆转速：2 750r／min

压缩气量：430m3／min（标况）

吸入温度：≤35℃

吸入压力：0.09MPa（绝压）

排气温度：≤150℃（喷水降温）

排气压力：≤0.38MPa（表压）

轴功率：1 800kW

驱动方式：汽轮机—减速器—螺杆压缩机

1.2 汽轮机

型号：NG25／20／0

额定功率：2 300kW

正常功率：2 000kW

进汽温度：400～410℃

进汽压力：33～35kg／cm2（表压）

排气压力：2.5kg／cm2

转速范围：8 772～10 587r／min

减速机：功率：2 300kW

速比：3.66

汽轮机是反动式，体积小，效率高，能力大，汽耗低，转速可调，噪音小，是目前国内先进机型。

2 使用中的问题和技术改进

2.1 螺杆转子排气端轴颈密封问题

螺杆转子排气端轴颈有一填料函箱来完成对压缩气体的密封，内有一个前置密封体，4只石墨填料环，一个螺旋气封体和一个填料压盖共5部分组成。1＃压缩机曾经出现过以下问题：缸体前端盖漏气越来越大，润滑油含水量越来越多，造成推力瓦温上升。拆缸后发现螺杆转子φ230的轴颈出现4道宽为4～8mm、深度为0.5～1.5mm的环形划痕。

经分析造成划痕的原因是窑气中所含灰尘附着在石墨环上，形成一层硬垢，由于轴的长期高速运转，对轴颈造成磨损，致使密封处间隙变大、密封失效所致。同时轴颈材质（2Cr13）耐磨性差，也是密封失效的原因之一。为此，我们对阴阳转子两端磨损的轴进行光刀，然后电镀耐磨性能优良的铬（厚度0.2～0.3mm）来保护轴颈，同时要求电除尘岗位将窑气含尘量控制在指标范围（60mg／m3）以内。修复后，该机运行状况良好，按照1＃压缩机改造的成功经验，我们又相继对2＃、4＃、5＃等机组的轴颈进行处理，彻底解决了因气封漏气，从而导致润滑油被污染的问题。

2.2 螺杆转子排气侧端面密封问题

为保证转子打气效率和减少轴向推力，原设计中转子的排气侧端面加工有一组环形密封线（共8条，最外侧直径φ403，最内侧直径φ258，每条密封线高×宽为2×2）。转子安装时，要保证转子与缸前端面的密封间隙为0.26～0.28mm。运行过程中，各机组相继出现了阳转子推力瓦温上升较快，运行周期缩短，检修频次增加，打气效率降低的现象。后来，在3＃螺杆压缩机进行检修时，发现阴阳转子前端面腐蚀严重，密封线全部磨损，且转子端面有大小不一、深度达1.5mm左右的蚀坑，转子与缸体的端面密封间隙也变为2mm左右。

原因是窑气含尘量高、气体流速快，对转子密封线冲刷腐蚀严重，当密封间隙腐蚀变大时，会在排气端形成涡流，反过来又加快了转子密封面的冲刷腐蚀，形成恶性循环。当间隙达到一定程度后，转子承受的轴向推力迅速升高，瓦温也随之升高，打气效率降低。为此我们采用A107焊条对转子端面实施焊补，焊前对焊接部位提升温度，焊后用木炭烘烤保温1h时，焊完后，按图纸要求加工好密封线，解决了转子端面密封问题，延长了转子使用周期。

2.3 螺杆压缩机缸体腐蚀变形

螺杆缸体由两部分组成：缸体和缸头。材质为ZG1Cr13，缸体内部有一层夹套，中间要通过循环水来冷却缸体。机组运行几年后，缸体表面出现腐蚀，特别是排气端缸面腐蚀尤为严重，深度可达1～3 mm。另外，缸体受铸造内应力影响，发生变形，上下缸面盖合不严，漏气漏水，影响机组的稳定运行。

为此，我们协同其它机械厂对5＃螺杆缸体进行加工处理。具体措施是：①螺杆缸体工作面腐蚀严重部位用A107焊条补平（边焊边敲击焊接部位，每焊一块，用木炭堆火保温1h）。②根据缸体变形情况，在数控机床上，将上下缸体中分面各铣去2～5 mm。③将缸头与缸体分解（分解前要将缸头与缸体的定位孔铰好）。④据缸体内腔加工尺寸，用数控机床将缸体加工成形。⑤配装缸头，打上定位销，加工轴承、气封孔座。

经以上加工后，缸体内腔尺寸基本恢复到出厂时数值，出力率大幅度提高，运行状况大为改善。

2.4 螺杆转子轴颈磨损

螺杆转子轴颈材质为2Cr13，外径尺寸为φ169.80，轴承采用巴氏合金，润滑用30＃透平油。机组运行多年后轴颈出现程度不等的磨损和椭圆现象，油膜形成不好，造成机组振动和轴瓦巴氏合金脱落，反过来又加快了轴颈的磨损，形成恶性循环。若仅仅因轴颈磨损就更换轴头，时间长、费用高。

我们采用了一种花费少，加工时间短，简便易行的办法：把磨损的转子放在50机床上，找好正，上磨头将轴颈磨削0.2～0.5mm。然后根据加工好的轴颈，到轴瓦生产厂家定做非标轴瓦。较好满足了生产需要，节约了费用，延长了转子使用寿命。

2.5 其他问题的处理

为提高螺杆压缩机的自动化程度，我们将压缩机的汽轮机调速系统由齿轮调节调速系统，改为新型WOODWARD505型数字式电液调速系统。现在除了老线9＃压缩机已全部改完，此控制系统更为完善，操作也更为方便，保证了机组的稳定运转，减轻了工人的劳动强度；为保证机组润滑油的质量，新上油回收处理装置，去除杂质，蒸发水分，调节酸值，取得良好的经济效益；将机组事故油泵改为辅助油泵，两台辅泵互为备用，杜绝了因油泵故障造成的机组停机，稳定了生产。

3 螺杆机组仍存在的问题

1）螺杆止回阀易锈蚀和结垢，有时动作失灵，突然停机时，螺杆转子倒转，易造成事故。今后应选用耐腐蚀和更灵敏可靠的止回阀。

2）螺杆进、出气端轴封应改进结构，延长使用周期，提高密封性能。

3）螺杆机组的降噪问题，仍需研究解决。

4）汽机液压控制系统，应加装高压油过滤器，以保证控制系统动作灵敏可靠。

5）压缩机与汽轮机的润滑应改为两套独立供油系统，避免因压缩机漏气、漏水污染油质，影响汽机润滑系统，造成轴颈磨损和调速系统失灵。

螺杆压缩机在我厂使用中经过不继地改进和完善，越来越能适应我厂的生产工况。