浅谈几种螺杆式压缩机的检维修技术

(洛阳炼化宏达实业有限责任公司，河南 洛阳 471012)

螺杆式压缩机是一种较为常见的化工机械，相比于其他类型的压缩机，它具有如下特点：①可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长。②力平衡好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合作移动式压缩机，体积小、质量轻、占地面积少。③适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽阔的范围内能保持较高效率，在压缩机结构不作任何改变的情况下，适用于多种工况。④排出气体无气流脉动。螺杆压缩机输出气流比较稳定，无需缓冲罐，对管网及其他附属设施不产生交变应力，延长使用寿命。

某公司空分装置有喷油螺杆、无油螺杆式空压机共计四台，其中无油螺杆型号为：LGW450，厂家为无锡压缩机股份有限公司；三台喷油螺杆分别为LU110W-8、GA110-10、GA110-10，厂家分别为柳州富达和阿特拉斯。机组在使用过程中，LGW450及GA110-10相继出现盘不动车和排气温度高保护停机故障，在厂家技术封锁的条件下，维保单位通过查阅大量资料以及同类型设备检修的经验，逐步排除故障可能出现的各种原因，最终找到根本原因，自主完成两台机组的检修。

1 基本原理

螺杆式压缩机汽缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子，两转子都有几个凹形齿，两者互相反向旋转。转子之间和机壳与转子之间的间隙仅为5～10丝[1]。主转子(又称阳转子或凸转子)通过由发动机或电动机驱动(多数为电动机驱动)，另一转子(又称阴转子或凹转子)是由主转子通过喷油形成的油膜进行驱动，或由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动，所以驱动中没有金属接触。螺杆机工作中间过程分为：吸气过程、压缩过程、排气过程。

2 无油螺杆机转子故障分析及处理

2.1 故障原因分析

2018年8月份，操作工对所辖区域设备进行开机前盘车时发现无锡压缩机厂的LGW450无油螺杆压缩机盘不动车，该机型为固定水冷全罩型二级干螺杆，排气压力为0.7 MPa，该机型通过同步齿轮使得两转子之间既不接触又保持了极小的间隙，工作腔不需要注入润滑油。因原因不明，车间第一时间与厂家咨询处理意见，厂家售后工程师到现场后，拆开进出口管线发现：二级机头内部阴阳螺杆锈蚀严重且与壳体之间无间隙，已经卡死。初步分析螺杆机转子与壳体无间隙卡死的原因有：①电机故障，电机故障盘不动车造成机组盘不动车；②减速箱故障，减速箱内部卡死造成机组盘不动车；③转子或壳体内壁锈蚀，阴阳螺杆及壳体内壁喷涂的耐温塑料失效，并且未做保护措施，螺杆机长期停运状态下，阴阳转子及壳体锈蚀严重，造成转子与壳体间无间隙卡死；④轴承磨损，螺杆机长时间运转径向轴承磨损超标，导致转子下沉，造成转子与壳体卡死；⑤轴承损坏，因为两转子之间、转子与壳体之间既不接触又保持了极小的间隙，轴承抱死或者因轴承损坏导致的阴阳转子之间、转子与壳体内壁之间卡死；⑥转子变形，螺杆机在长期停运状态下未按照要求进行定期盘车造成转子变形。

2.2 故障原因排除

在各方面条件具备下，安排维保班组首先对联轴器进行断开，对电机盘车正常，排除电机故障。随后安排对机组附件、仪表信号线、润滑油管路进行了标记拆除，分别断开一、二级机头，对电机、减速箱一起进行盘车，盘车状态良好，排除减速箱故障的因素，最后分别对一、二级机头手动盘车时发现一级机头盘车状态良好，二级盘不动，因此判断二级机头转子卡死是机组盘不动车的直接原因。

在拆检前，检修人员首先对各部位轴向定位尺寸、阴阳转子墙板间隙、阴阳转子间的啮合间隙做好记录，故障排除结合拆检具体顺序为：①分别拆掉阳螺杆驱动端的轴端锁片、齿轮、QJ310轴承内圈(外侧)、轴承座、轴承座调整垫圈、QJ310轴承内圈(内侧)、径向轴承与止推轴承定位轴套，拆卸过程检查零配件各部位无明显异常现象。②分别拆掉阴螺杆驱动端的轴端锁片、QJ310轴承内圈(外侧)、轴承座、QJ310轴承内圈(内侧)、径向轴承与止推轴承定位套，拆卸过程检查零配件各部位无明显异常现象。③拆除阴阳转子非驱动端轴端锁片，同时拆除同步齿轮。④分别拆除阴阳转子非驱动端QJ310轴承内圈(外侧)、轴承座、碟簧、QJ310轴承内圈(内侧)、径向轴承与止推轴承定位套，拆卸过程检查零配件各部位无明显异常现象。通过拆除检查同步齿轮及止推轴承，检查径向后发现各部件外观无明显异常，排除了轴承损坏导致的转子盘不动车现象。⑤拆除驱动端隔板，检查浮环与反螺旋密封以及配合部位轴的磨损情况，均正常。⑥同时拆掉阴阳转子，测量阴阳转子轴颈径向圆跳动，跳动量为0.01 mm，符合规范要求(≤0.01 mm)，排除了转子因长期不盘车造成转子变形导致的盘不动车。⑦对拆掉的各部件进行清洗，对阴阳转子、壳体内壁进行除锈清洗处理，回装阴阳转子、驱动端隔板径向轴承，一方面用抬轴法测量径向轴承游隙，驱动端阴阳转子径向轴承游隙分别为：0.02、0.03 mm，非驱动端阴阳转子径向轴承游隙分别为0.03、0.02 mm(最大允许游隙为0.04 mm)，符合要求。另一方面用塞尺测量阴阳转子与壳体之间的间隙，阴转子与壳体间的平均间隙为0.8 mm，阳转子与壳体间的平均间隙为0.09 mm，符合规范(0.05～0.10 mm)。并且此时盘车可以盘动车，排除了径向轴承磨损超差导致转子下沉继而导致盘不动车，同时也确定了此次螺杆机盘不动车的根本原因为：二级机头阴阳螺杆及壳体内壁耐温塑料层遭到破坏，失去防腐作用，在未采取防护措施的情况下，长时间停机导致阴阳螺杆及壳体内壁锈蚀，转子之间、转子与壳体内壁之间卡死。

2.3 回装与各部间隙调整

此次无锡压缩机厂的这台干螺杆检修最大的困难就在于厂家技术封锁，未提供任何关于检修的有效数据，在回装过程中，我们只能通过计算和以前的经验进行逐步攻关，确定了一系列参数，并为下次同类型设备的检修提供参考。具体步骤如下：①分别依次回装驱动端阴阳转子的径向轴承与止推轴承定位套、QJ310轴承内圈(内侧)、垫圈、轴承座、QJ310轴承内圈(外侧)、轴端锁片。②分别用塞尺测量阴阳转子驱动端与非驱动端的墙板间隙，阳螺杆为0.02、0.9 mm，阴螺杆为0.02、1.4 mm。③阴阳螺杆间隙分配，这台螺杆机的轴向力方向为驱动端到非驱动端，因此我们将阴阳螺杆的墙板间隙分配为：阳螺杆0.32、0.6 mm，阴螺杆0.32、1.1 mm。④间隙调整，在阴阳螺杆的QJ310轴承内圈(内侧)处分别垫入0.3 mm的铜垫，使得转子与墙板间的间隙增大到0.3 mm。此时从驱动端到非驱动端阴阳螺杆的墙板间隙达到预想值：阳螺杆0.32、0.6 mm，阴螺杆0.32、1.1 mm。⑤分别回装阴阳螺杆非驱动端的径向轴承与止推轴承定位套、QJ310轴承内圈(内侧)、垫圈、轴承座、QJ310轴承内圈(外侧)、同步齿轮、轴端锁片，值得注意的是回装同步齿轮时，用0.1 mm厚的塞尺或铜皮塞入阴阳螺杆啮合线处，保证阴阳螺杆啮合线处的间隙为0.1 mm。⑥分别在阴阳转子的非驱动端轴上用百分表测量轴向蹿量，也就是碟簧的剩余预紧间隙，测量值均为0.32 mm。阴阳螺杆非驱动端增加碟簧的目的主要在于保证两端止推轴承的游隙，查规范得知止推轴承游隙应控制在0.02～0.03 mm，同时也是阴阳螺杆的轴向窜动。⑦在阴阳螺杆的碟簧处分别增加0.3 mm的铜垫，按步骤⑤回装后测得阴阳螺杆的轴向窜动量为0.02 mm，满足规范要求，与此同时盘车正常。⑧复测各项数据，均正常机头检修结束。

3 喷油螺杆机故障分析及处理

空分装置一台喷油螺杆排气温度高于100 ℃报警，严重时超过110 ℃联锁停机，该螺杆机型号为GA110-10，生产厂家为阿特拉斯，此压缩机为喷油单级双螺杆机型。

3.1 原因分析

从喷油螺杆机的系统原理入手分析，机组出现排气温度过高的原因有：①测量仪表误报。如果测量空压机机头出口处的热电阻故障会导致传动机组PLC信号不正确，有可能是假值。②冷却系统。位于机组上方的排气风扇故障、冷却器堵塞、冷却水量不足均会导致空压机排气温度过高。③润滑系统。润滑油老化、润滑油量减少、温控阀动作不良、油过滤器堵塞、高压回油管和二次回油管堵塞均会造成排气温度过高。④主机再压缩及过负荷。随着主机轴承的磨损和转子的磨损，导致转子内漏逐渐严重，如果前一个压缩腔的高压油气混合物泄漏到下一级工作压缩腔内继续被压缩，导致主机排气温度过高，此外压缩机如果超负荷运行，也会造成排气温度过高[2]。

3.2 故障原因排除

针对上述可能存在的故障原因，我们制定了详细的处置方案，并安排班组实施，最终找到问题所在，具体情况如下：①空压机面板显示排气温度过高，首先确认测量排气温度的热电阻有故障，用红外线测温仪测量排气测温点附近管线温度，测温仪显示102 ℃，与远传温度基本一致，排除是测量仪表故障引起的报警和联锁。②机组运转过程中观察隔音罩顶排气风扇运转情况，正常；观察空压机面板上环境温度显示为38 ℃，显示正常，排除排气风扇故障引起的机组排气温度高。③观察油冷却器循环水排水压力，显示为0.3 MPa，测量润滑油冷却器前后温差，温差为23 ℃，温差正常，排除冷却器脏堵或循环水堵塞造成的冷却器冷却效果不佳，从而导致机组排气温度高[3]。④运转过程中观察油气分离器润滑油液位计，液位计正常，排除了由于润滑油量引起的排气温度高。⑤换上备用润滑油过滤器，排气温度依旧没有降低，排除了因油滤堵塞引起的排气温度高。⑥因出现了排气温度过高的现象，怀疑会导致润滑油变质造成恶性循环，将润滑油进行取样送检化验，其中黏度、酸值、闪点均在10%范围内，机械杂质和水含量均高于0.1%，符合规范，排除了因润滑油变质引起的排气温度升高。⑦用红外线测温仪测量机头各部位温度，无异常高温，排除转子内漏严重的原因。⑧查看面板上加、卸载压力，正常，排除由压缩机超负荷运行导致的排气温度高。⑨打开油气分离器，检查二次回油管是否堵塞，正常。拆掉高压回油管检查正常，排除高压回油管和二次回油管堵塞造成排气温度过高的故障原因。⑩拆掉温控阀，将温控阀放入70 ℃温水中，观察阀芯动作情况，发现阀芯动作幅度小且不顺畅。研究后，我们将温控阀阀芯反装到腔体，试车发现问题消除。

所以通过确定此台设备排气温度高的根本原因在于温控阀失效，导致进入油冷却器的油量减少，继而导致机组排气温度长时间偏高，严重时因高温联锁停机。待甲方备件到后，维保班组更换机组温控阀，排气温度恢复到了83 ℃，故障消除。

4 结语

两台螺杆式压缩机检修后，目前运行稳定，通过对上述故障的攻关处理，从而解决了存在的一系列问题，一方面替业主节约了成本，另一方面设备检修后的各项指标均在规定的范围内，设备性能达到了业主要求，提高了客户满意度，此外通过两种故障的摸索处理，维保人员对螺杆机的检维修技术也获得了长足的进步。