空压机轴振多发性故障维修总结
引言
河南豫光金铅股份有限公司制氧厂有1套KDONAr-6000/2000/180型空分装置（简称6000m3/h空分装置），2005年初投运，其原料气空压机为型号为DH63-32，系沈阳某厂2004年11月出产。空压机是空分装置的关键运转设备，每连续运行1～2年趁后系统大修的机会，制氧厂会同步停运6000m3/h空分装置并对空压机进行例行维保。主要工作包括：机器解体后转子拉到专业厂家进行清灰、探伤、动平衡校验；检查各轴承、密封、齿轮，复测对中，更换联轴器或油箱润滑油，中冷器抽芯，清理内壁锈迹、彻底防腐；对油站进行维保。6000m3/h空分装置投运以来，一般每次大修后空压机开启都运行正常，轴振值较低且平稳，但在2019年9月一次例行大修后，空压机开启后各轴振值居高不下，但趋势平稳，之后经历6次拆检，均未能恢复到以往的运行水平。以下对DH63空压机的检修情况进行介绍，以期与同行共同分析探讨，找到解决该机轴振值偏高的根本办法。
1、DH63-32空压机简介
DH63-32空压机为整体齿轮型结构，四级压缩、三级冷却，由同步电机通过齿轮联轴器驱动大齿轮；一、二级叶轮在一根齿轮轴上，三、四级叶轮在一根齿轮轴上，分别与大齿轮啮合，靠大齿轮增速，电机转速1500r/min，空压机转子转速则分别为9512r/min、11470r/min；每只转子上有2只径向轴承，系可倾瓦轴承，采用油泵供油强制润滑。
该空压机轴振测量采用派利斯PT2010测振系统，每级叶轮轴承上均装有2个测振点，在转子轴正上方呈90°分布；采用TM180涡电流传感器，经TM181延长电缆接至TM182前置放大器后输出非标准电压信号，再经仪控柜上框架式监视器处理输出标准模拟量信号在DCS上显示，参与报警、联锁，轴振的报警、联锁值见附表1，空压机结构简图和测点分布见图1。
2、DH63-32空压机装配间隙技术标准
3、检修情况介绍
在2018年5月份空压机例行大修后，机器轴振运行平稳。见表2。
一直运行到2019年9月份，轴振趋势仍非常平稳，数值也不高，运行良好。轴振见表3。
9月份由于后系统不再用气，需要停下该套6000空分装置。考虑到该空压机已运行一年半时间，为了能够平稳运行到下一生产周期，决定利用此机会停机做例行解体维保，叶轮清灰做动平衡。邀请开封某施工单位来此施工，该单位曾多次承担过该空压机的维修工作。由于该机是运行正常而停下去做例行维保，9月10日—13日，把两套转子拉到开封进行清洗叶轮和做动平衡，返厂后压轴瓦间隙，各轴瓦并未做任何调整，仅清洗瓦块上少许油泥。
动平衡报告中：
9月14日第一次开机运行，各轴振居高不下，远超停机前的数值数倍。这是在以往历次检修从未出现过的异常状况，而趋势相对平稳，仅运行五分钟后将其停下。轴振数值见表4。
初步认为转子可能未做好动平衡，于是第二次拆开，将两套转子返回，寻另一家单位直接进行做动平衡，而叶轮干净就未再去清洗。
9月15日第二次做过动平衡回来，复查轴瓦间隙、过盈量、大小齿轮涂色啮合。
动平衡报告中：
组装后进行第二次开机，轴振仍高，见表5。
仅11B、12B测点下降约10um，其他测点基本未变化或下降较少。用另一套10000空分装置氧气透平压缩机的轴振测量系统中TM900电源模块和TM301变送器接到该DH空压机各轴振传感器上，用万用表测量TM301的输出电流，换算出轴振，与现有的PT2010测振系统测出来的基本一致，确实较高，所以轴振高排除了仪表测量原因。鉴于轴振趋势特别平稳，决定使用该空压机对6000空分冷箱大加温，运行大约15个小时后停下。再次吊开齿轮盖，将11A、12A更换上新传感器，检查一级叶轮进口未见异常，齿轮联轴器更换新润滑油，然后再次开机，轴振未见改善，运行两分钟后就停下，每次停机能够惰转6分钟时间，决定开始第三次拆解。拆解中，开封施工人员用细线悬挂大头针检查转子是否带磁性，大头针有被吸过去的现象，认为转子有磁性。邀请当地锅检所来人测得联轴器磁性大于10高斯，大齿轮处6高斯。经联系洛阳一家单位将两套转子、大齿轮、联轴器拉过去进行消磁和第三次作动平衡。大齿轮超17克，去重后剩余0.44克，联轴器超54克和27克，去重后剩余3.68克和4.40克。消磁结果：一二级转子剩1高斯，三四级转子剩0.5高斯，联轴器剩2.5高斯。这次同时更换油箱润滑油和一四级轴封。回来现场后用铅丝复查大齿轮和两转子啮合间隙。并进行检查对中，与前几年大修时的复测数据对比，尚在允许范围之内。9月19日第三次开机，八个轴振测点比前两次稍低，但仍在较高水平。见表6。
这次八个轴振测点分别有5-10um不同程度的下降，均有所改善。这三次检修，轴振数值均高，但趋势都非常平稳，轴温与以往比较也正常，暂时决定空压机继续运行使用。
2019年10月18日—22日进行第四次拆解空压机，这次由开封另外一家单位施工，同时检查上次装配是否有错误。拆下联轴器，单试电机确定磁力中心线。
两套转子再次拉到开封，本次施工单位进行做跳动和动平衡，一二级转子残余161mg、182mg；三四级残余252mg、214mg。
同时复测对中，由于电机基础使用环氧树脂浇灌，不易调整。将压缩机底座螺栓全部松动后，用千斤顶顶住其底座，尽最大可能改善对中。更换各级新轴承体，仅有的库存新瓦块全部换上：
一级下瓦5块全换、二级下瓦2块新瓦
三级下瓦3块新瓦、四级全部新瓦5块
调整各轴承间隙和齿轮啮合，重新予以组装。10月22日开机后轴振仍高。见表7。
这次11B、13A、13B、14A分别有5-10um的下降，其他测点未见改善。于是一直运行到2020年7月份，因后系统部分生产线停产，该套6000空分装置同步停机作为备用，不再连续运行。在2020年10月份厂区另一套10000空分冷箱扒砂大修时该空压机开机启用一个月时间，其轴振与2019年比较无明显变化。见表8。
之后再次停下继续作为备用，一直到2021年的冬季。这13个月的停机备用期间，一直向压缩机管道内充入氮气进行保护，每周开启排烟风机和油泵进行盘车保养。为了2022年春季10000空分装置的大修，届时将需开启6000空分装置，在2021年12月11日～18日再次对该空压机进行第五次拆检。本次邀请原厂相关人员到厂指导，带四套轴承所需的20只瓦块进行更换，三四级轴承体止推面有积碳予以处理，将各级轴承下半部装好后，即测轴向间隙、齿轮啮合面积、齿侧间隙。L轴与大齿轮齿侧间隙0.98mm，H轴与大齿轮侧间隙0.67mm；H轴轴承轴向间隙0.16mm、L轴承轴向间隙0.28mm。复测联轴器对中。上紧轴承压盖后，H轴向0.10，与未上压盖时的0.16mm出现不同的数值。通过调整轴承体上铜皮，上紧压盖后，H轴向0.23mm、L轴向0.20mm，在全部轴承压盖上紧后再次测H轴与大齿轮啮合间隙0.54mm，L轴与大齿轮啮合间隙0.58mm，而仅安装下瓦后测出的分别是0.67mm、0.98mm，也出现不一致现象。机器组装完毕，开机后运行轴振仍高，见表9。
这次二级轴振测点比检修前还要高出约10um，11B高出6um，三四级的基本持平。开启运行五分钟后即出现三四级轴振波动大，呈波浪形，同一测点的最低值与最高值相差40um，最高达到82um（此时轴振联锁切除试机），现场声音时高时低，于是运行十余分钟后即停机。拆解三四级瓦块出现赶瓦故障，瓦块表面巴氏合金有明显磨损，一二级稍轻。随后决定再次拆检（即第六次），距离上次做动平衡已经累计运行使用11个月，于是将两套转子拉开封某专业厂进行清洗叶轮、涂色探伤、动平衡校验，并对传感器轴颈处打跳动，一级处跳动0.01mm，二级处跳动0.015mm，三四级处均在0.01mm之内，图纸要求0.005mm以内。
2021年12月19日～26日组装时邀请四川空分集团公司一名安装师傅现场指导。将瓦块全部更换，仍用原来2020年10月份运行时的瓦块。一二级轴承体侧面阻油环，因轴与瓦块有不接触，瓦块偏低，于是进行刮刀处理之。本次测量齿轮啮合间隙使用两只百分表，一只放在小齿轮上，另一只在大齿轮上，两数之差为啮合间隙。当回装轴承下部分时和轴承组装完毕上紧压盖后分别测轴向间隙和啮合间隙均为一致，H轴与大齿轮啮合间隙0.61mm，H轴向间隙0.27mm，L轴与大齿轮啮合间隙0.78mm，L轴向间隙0.24mm。各级轴承压盖过盈量分别是0.06、0.07、0.05、0.03mm，轴承径向间隙分别是0.215、0.22、0.14、0.145mm，均在指标范围内。轴承压盖全部上紧后，大齿轮上涂抹红丹，盘车检查L轴与大齿轮啮合面积80%，而H轴与大齿轮啮合面积不足60%，其南侧方向未接触啮合，即四级轴承偏低。于是取出三级轴承体，研磨其背面予以调整，复测啮合面积达到80%，再复测三级压盖过盈量是0.06mm、H轴与大齿轮啮合间隙0.62mm、H轴向间隙0.23mm。回装各级进口密封圈时，测三级进口密封间隙超差，更换其进口密封。
2021年12月29日试机，轴振比月初检修的大为改善，趋势平稳，数值仍高于指标，见表10。
但与2020年10月份运行比较，八个测点除14A外均有不通程度的5-10um的下降，轴振达到六次拆检以来的最好水平。在2022年3月份启用6000空分装置生产期间，该空压机运行一个月时间，轴振平稳。仅13A略有上涨后仍保持平稳。见表11。
4、结束语
DH63-32空压机虽历经6次检修，但其轴振值未能恢复到以往最佳运行水平，加工气量倒是能达到设计指标要求。笔者分析原因，已经多次处理轴瓦甚至更换各级轴承体，都未能奏效，怀疑是电机与齿轮联轴器、大齿轮这条主轴系上的问题。大齿轮圆周方向上每个齿工作面上有四道点蚀情况，过去能暂时与高低速转子配合好，经拆检而破坏了原有的配合情况；且大齿轮与L轴的齿啮合间隙已接近上限；因长期运行，机壳轴承座、隔板等部位可能有变形；电机底座下采用环氧树脂浇灌，无法动电机底座进行对中，现在对中情况并未达到机器说明书要求的指标范围，目前轴向偏差0.08mm、径向偏差0.12mm（圆周径向、端面轴向要求均在0±0.025mm）；齿轮联轴器可能因多次拆卸法兰螺栓有弯曲变形或其他原因引起的异常。下一步考虑购买大齿轮、齿轮联轴器予以更换和调整电机彻底解决对中问题。目前DH63-32空压机备用，仍执行充入氮气保护和每周开启油泵盘车的保养制度。
空压机作为空分装置的关键龙头设备，为使其运行良好、高效，发挥最大效益，一定要做好以下几点：结合设备实际运行参数，合理制定检修计划，认真组织实施，确保维保执行成功；在每年度的例行停机维保时，要拆检轴瓦和齿轮，重要位置注意标记，不要搞错，检查其磨损情况，如有磨损，应与设备厂家结合对其进行修复或更换备件，按照说明书技术要求进行装配；对于空气吸入口的自洁式过滤器、中间冷却器以及吸、排气管道，要进行内壁除锈防腐，以免内壁锈蚀产生的铁锈粉末被吸入到空压机叶轮上，影响叶轮的动平衡和打气量；油站润滑油按要求定期化验和更换，防止润滑油变质而影响润滑效果；每次开机前都要试验各项联锁，确保主、副油泵互为备用、主电机联锁动作可靠；空压机大修最好与原生产厂联系或找专业施工单位进行作业，以确保检修质量。
参考文献
吴波，男，1978年，工程师，在河南豫光金铅股份有限公司制氧厂从事设备管理技术工作
以上为正文!
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