瓦斯气螺杆压缩机断轴分析及检修关键点探究

赵飞权

摘   要：近几年，螺杆压锁机被应用在炼油厂中的频率越来越高，围绕螺杆压缩机面临的问题进行探究，自然很有必要。本文以螺杆压缩机为研究对象，首先介绍了某炼油厂内压缩机出现断轴问题的情况，然后分析了断轴的原因并提出了解决方法，最后围绕检修螺杆压缩机的关键点展开了研究，希望可以在某些方面给人以帮助，尽量避免螺杆压缩机在运行过程中出现断轴的问题。

关键词：瓦斯气  螺杆压缩机  轴断裂

中图分类号：TH45                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）02（a）-0078-02

瓦斯气的来源主要是炼油厂内各装置，通常含有大量固体杂质及腐蚀性成分，压缩机出现故障的情况，自然难以得到彻底解决。研究表明，导致轴断裂的原因，主要是介质腐蚀性较强，致使压缩机转子始终处于应力腐蚀、化学腐蚀的环境中，要想解决该问题，关键是定期对螺杆压缩机进行检修，保证其正常运行。

1  轴断裂故障简述

作为回收瓦斯气的常用机组，螺杆压缩机之所以得到了广泛的应用，主要因为其具有实用性强、压缩比高和便于操作的优势，某炼油厂内运行的螺杆压缩机数量为两台，在运转两年后，出现了断轴问题，具体情况如下：某台处于运行状态下的螺杆压缩机，不仅机组振动超标，还存在异音，通过解体检查发现，阴转子的驱动端，出现轴断裂现象，两台压缩机均发生了断轴的事故，一台压缩机的断轴部位在轴承轴肩处，另一台压缩机的断轴部位在驱动端轴肩处[1]。下文主要围绕着断轴的原因、解决方法和检修关键点展开讨论，供相关人员参考。

2  断轴原因和解决方法

2.1 断轴原因

气缸体内装有阴转子和阳转子，转子体和轴承间存在轴封装置，作用有两个，一个是避免气缸内流入润滑油，另一个是避免缸内气体泄漏。在对该螺杆压缩机出现断轴的原因进行分析后，得出以下结论：其一，如果有固体颗粒进入压缩机腔内，转子在转动啮合的过程中，会将固体颗粒牢牢咬合在间隙中，压缩机所产生径向力和轴向力随之加大，经过解体检查，发现机体、轴承箱内均没有异物存在，则可以排除由于异物进入机组，导致压缩机出现故障的可能;其二，以端面形貌为依据展开分析，确定阳转子轴断裂处，处于轴和梳齿密封所磨损的部位，二者磨损会使局部产生高温，螺旋压缩机的高温部位，一旦受到冷水刺激，就会产生热应力和组织应力，从而使转子出现裂纹;其三，断裂处正处于轴和阴转子的变径处，伴随截面变化大的情况，对退刀槽底部进行检查，发现没有过度圆角，另外，应力具有很大的集中倾向，而处于运行状态下的压缩机的上述情况，通常为不停变化的，交变应力的状态随之形成，经过长时间运行，压缩机满足了疲劳破坏的要求，疲劳裂纹的出现成为必然;其四，瓦斯气通常是由炼油厂的各装置所放出，具有成分复杂的特点，为了节约水资源，多數炼油厂选择将压缩机出口处分液罐内的水，向压缩机进行注入，达到循环用水的目的，由于压缩机所注入循环用水中，含有大量的腐蚀成分，导致压缩机转子始终处于兼具应力腐蚀与化学腐蚀的环境中，在此前提下，轴断裂处所经受应力一旦满足应力腐蚀的条件，就会产生相应的裂纹。通过对解体后压缩机螺杆的腐蚀形态进行分析可以看出，除了上文中提到的电化学腐蚀外，较为常见的腐蚀形式还包括汽蚀，这是因为压缩机入口处的压力相对较低，如果压缩机入口处有喷淋液进入，会导致部分汽油出现汽化的情况，汽化后汽油融入喷淋液，共同流入螺杆，螺杆出口处气体经过压缩，压力增加，气泡随之破裂，冲击波由此而产生，螺杆表面在上述作用的影响下，会出现变形、空蚀坑等情况，而液体汽化、气泡破灭所产生冲击力，会加剧腐蚀程度。需要注意一点，虽然常顶压缩机与减顶压缩机具有相似的工作环境，但是，常顶压缩机转子出现问题的几率较低，导致其被腐蚀的主要原因为电化学腐蚀。

2.2 解决方法

研究表明，导致轴断裂的原因，主要是疲劳工作、硫化氢的应力腐蚀等，根据不同原因制定相应的解决方案，可以有效降低断轴的可能。现阶段，得到广泛应用并取得良好成效的断轴解决方法，有以下四种：第一种，对管路、过滤器和冷却器进行清洗，为机组提供清洁的运行环境，降低出现卡塞问题的可能;第二种，在对机组进行解体检修之后，在转子的轴肩处，对过度圆槽进行加工，在螺杆端面上，对能够消除应力的环槽进行加工，将运行过程中转子产生的内应力进行消除;第三种，保证检修的质量，通过无损探伤的方式，确定螺杆机转子存在的问题，结合实际情况制定解决措施，另外，在检修过程中，应对同步齿、转子的啮合间隙，排气端的间隙，转子平行度加以控制，为机组运行的平稳性提供保证，转子遭受损伤的几率也会有所下降;第四种，根据现有经验可知，不锈钢的腐蚀形式以局部腐蚀为主，具体原因是介质发生作用，导致钝化膜被破坏，氯离子较易被不锈钢表面吸附、破坏钝化膜，使所在区域和其他区域间形成微电池，从而导致不锈钢被腐蚀，研究表明，氯离子孔蚀带来的危害，主要是会使不锈钢表面出现凹穴，引发孔蚀的常见原因是低流速，换句话说，高流速可以避免腐蚀物质在表面浓缩，出现孔蚀的几率也会有所下降，另外，如果被引发凹穴处于稳定阶段，通常不会再向不锈钢内进行扩展[2]。瓦斯气含有多种化学成分，在某些情况下，硫化氢的质量分数有>10%的可能，氯离子随之出现，在对冷却水进行循环利用的过程中，浓缩的现象无法避免，以氯离子为代表的腐蚀成分的浓度，也会随之升高，面对上述情况，相关人员应根据实际情况，对中和剂、减顶缓蚀剂、氨水的投入量进行增加，这样做的目的是控制pH值，避免酸性物质过量，导致螺杆压缩机受到影响，另外，定期对循环水进行更换也很有必要。

3  检修螺杆压缩机的关键点

检修螺旋压缩机的关键，有以下几点：首先，进行转子做动平衡与无损探伤。其次，对需要打磨的转子的端面、表面和腔体表面进行检修，保证检修所需数据真实、有效，只有这样才能使盘车灵活转动，运行过程中存在异音的问题，也可以得到有效解决。最后，对主要间隙值加以确定，一般来说，梳齿密封间隙约为0.4mm，如果间隙过小，会导致梳齿和转子摩擦，温度升高，如果间隙过大，会导致密封气被大量浪费;而啮合间隙约为0.2mm，摆线侧的啮合间隙往往小于圆弧侧的啮合间隙，研究表明，啮合间隙与排气端间隙，给机组稳定性、运行效率带来的影响十分直观;排气端间隙约为0.15mm;而同步齿的啮合间隙，则以0.03mm为最佳，如果同步齿侧的间隙较小，齿轮稳定性则能够得到有力保证，即使机组出现紧急停机的情况，过大的出口压力导致机组反转，薄齿轮对大齿轮具有的保护作用，也可以得到充分发挥;平衡活塞的间隙应当被控制在0.05mm左右，如果偏差过多，会给平衡活塞对转子轴向力具有的平衡作用带来影响[3]。

4  结语

综上所述，瓦斯气的构成十分复杂，除了固体杂质外，还包括硫化氢、氯离子等腐蚀成分，螺旋压缩机的运行环境如果被上述成分所影响，就会导致转子所承受载荷不断加大，最终断裂，只有定期对螺旋压缩机进行检修，分析导致故障出现的原因，制定相应的预防和解决方法，才能避免由此而带来的不利影响。

参考文献

[1] 李强.瓦斯气回收螺杆压缩机转子腐蚀原因分析及对策[J].通用机械，2016（6）：44-46.

[2] 冯超群，闫华，孙胜微.低压瓦斯气回收压缩机排气温度高原因分析及对策[J].石油化工应用，2017，36（11）：144-147.

[3] 吴世奇.瓦斯气螺杆压缩机断轴分析及检修关键点[J].化工管理，2019（11）：147-148.