大型螺桿轉(zhuǎn)子突然抱死,宣告報廢后找到修復(fù)方法1 故障概述 GML95型雙螺桿壓縮機(jī)是30萬噸/年聚烯烴裝置的常用機(jī)型。K-8200風(fēng)機(jī),型號GML95,每天不定時啟動,主要用于B線摻混,每次運(yùn)行4-5小時,每天運(yùn)行2-3次,故障發(fā)生前累計運(yùn)行7......
GML95型雙螺桿壓縮機(jī)是30萬噸/年聚烯烴裝置的常用機(jī)型。K-8200風(fēng)機(jī),型號GML95,每天不定時啟動,主要用于B線摻混,每次運(yùn)行4-5小時,每天運(yùn)行2-3次,故障發(fā)生前累計運(yùn)行7900小時。輸送能力為4722Nm3/h,轉(zhuǎn)速為7351rpm,軸功率243kW,入口流量6529m3/h。
故障發(fā)生后,調(diào)閱當(dāng)天的風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電流,運(yùn)行曲線如下:
05:48 啟動風(fēng)機(jī),進(jìn)行摻混倒倉操作。
10:36 摻混倒倉完成,風(fēng)機(jī)空載運(yùn)行。
12:05 進(jìn)行摻混倒倉操作。
16:22 風(fēng)機(jī)出口電流高報跳車。內(nèi)操發(fā)現(xiàn)摻混風(fēng)機(jī)電流突然上漲至高報,風(fēng)機(jī)停機(jī)。班組隨即通知裝置管理人員,同時,將設(shè)備斷電。裝置管理人員按照檢查程序脫開聯(lián)軸器,進(jìn)行設(shè)備盤車,無法盤動,初步判斷為軸承或轉(zhuǎn)子損壞,迅速聯(lián)系維保人員拆檢。
通過拆檢,解體檢查發(fā)現(xiàn):
1.1驅(qū)動軸及軸承未見明顯異常;
1.2軸承箱齒輪未見明顯損傷;
1.3陰陽轉(zhuǎn)子嚙合密封線部位有磨損(見標(biāo)注1);陽轉(zhuǎn)子非驅(qū)動端端面磨損嚴(yán)重(見標(biāo)注2);靠近轉(zhuǎn)子兩側(cè)端部的陰陽轉(zhuǎn)子密封線配合型線磨損嚴(yán)重(見標(biāo)注3)
1.4 機(jī)殼(陽轉(zhuǎn)子非驅(qū)端處)出現(xiàn)三處裂紋(見標(biāo)注4);
1.5 陽轉(zhuǎn)子非驅(qū)動端調(diào)心滾子軸承(起軸向定位作用)外圈與定位盤磨損(見標(biāo)注5)軸承外圈安裝定位環(huán)上的銷釘已變形(見標(biāo)注6)
1.6 陽轉(zhuǎn)子驅(qū)動端徑向軸承保持架損壞,軸承滾柱變形、磨損并混亂排列。
1.7 轉(zhuǎn)子軸裝密封處出現(xiàn)約1/6周長的燒痕,
1.8 轉(zhuǎn)子端面有約2/3圓周與殼體端發(fā)生磨損。
1.9 主轉(zhuǎn)子軸彎曲偏離中心2.7mm;副轉(zhuǎn)子軸彎曲偏離中心2.0mm。
2.0 主、副轉(zhuǎn)子外圓均直徑磨小約2.9mm。
綜合拆檢情況,對故障可能產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析如下:
2.1 結(jié)合潤滑油油質(zhì)分析結(jié)果為合格,油品更換周期4000小時未到,油壓3.2bar在要求范圍內(nèi)(1.8-5.5bar),且油壓設(shè)有聯(lián)鎖停機(jī),初步判斷潤滑情況良好;排除潤滑不良引起的軸承損壞造成的抱軸。
2.2 根據(jù)巡檢記錄,風(fēng)機(jī)入口壓力-30kPa,大于廠家要求的-45kPa值,且現(xiàn)場檢查入口濾網(wǎng),未發(fā)現(xiàn)有破損情況,各項參數(shù)均顯示正常,現(xiàn)場巡檢時,未發(fā)生異響,排除壓縮機(jī)內(nèi)進(jìn)入異物導(dǎo)致轉(zhuǎn)子抱死。
2.3 根據(jù)風(fēng)機(jī)的拆檢情況:整體來看,陰陽轉(zhuǎn)子倆端面處磨損嚴(yán)重,中心處磨損較輕;陽轉(zhuǎn)子驅(qū)動端徑向軸承保持架損壞,軸承滾柱變形、磨損并混亂排列;非驅(qū)動端軸承保持相對完好,內(nèi)側(cè)止推軸承與定位盤有受力磨損痕跡,軸承外圈安裝定位環(huán)上的銷釘已變形;轉(zhuǎn)子端面有約2/3圓周與殼體端發(fā)生磨損;轉(zhuǎn)子軸裝密封處出現(xiàn)約1/6周長的燒痕;說明轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不是整體的軸向串動,而是轉(zhuǎn)子嚙合過程發(fā)生傾斜,轉(zhuǎn)子徑向方向發(fā)生位移變形。
2.3 從運(yùn)行分析來看。由于壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中出口溫度高,壓力大,再加上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高達(dá)7351rpm,對陰陽轉(zhuǎn)子頂間隙,端面間隙,相互嚙合間隙要求極高。轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中,由于轉(zhuǎn)子變形,發(fā)生轉(zhuǎn)子嚙合摩擦和端面與殼體端面瞬間摩擦,造成局部溫度瞬間升高,使得陰陽轉(zhuǎn)子嚙合間隙和端面間隙更加變小,瞬間抱軸。
綜上,聯(lián)系到驅(qū)動端徑向軸承保持架損壞,軸承滾柱變形、磨損并混亂排列,推斷驅(qū)動端徑向軸承在運(yùn)行過程中失效是造成設(shè)備故障的主要原因。
2.4 驅(qū)動端徑向軸承運(yùn)行中的失效原因
考慮到類似的設(shè)備故障、故障部位以及使用的環(huán)境,失效的原因主要有以下幾個方面:
2.4.1 陽轉(zhuǎn)子驅(qū)動端軸承可能存在缺陷。
2.4.2 螺桿壓縮機(jī)在力的計算或軸承選用上可能失當(dāng)。
2.4.3 該螺桿壓縮機(jī)沒有外置潤滑油泵,只是在軸的末端帶有潤滑油泵,壓縮機(jī)在啟動瞬間,該設(shè)備軸承沒有油的注入,潤滑上存在隱患,尤其是頻繁啟動,更加加速軸承的失效。
2.4.4 裝置生產(chǎn)整體負(fù)荷較高,達(dá)到了120%,加速了軸承的失效。
2.4.5 潤滑油故障。機(jī)器位于高寒環(huán)境地域,冬季寒冷時節(jié)溫度達(dá)零下30余度,嚴(yán)重影響潤滑油流動性。加之,該機(jī)器原裝軸承潤滑噴嘴噴油通徑只有0.06mm,當(dāng)遭遇極寒冷時段,在潤滑油流動性變差條件下,機(jī)器初始啟動的一個時段內(nèi),軸承少油甚至失油是大概率事件,軸承受損亦成必然。隨著軸承受損程度積累,機(jī)器高速運(yùn)行,不確定誘因?qū)е滤查g軸承崩潰的幾率大增,亦會出現(xiàn)寒冷季節(jié)軸承少油、失油導(dǎo)致的軸承損傷,在非寒冷季節(jié)軸承崩潰。一般情況下,寒冷季節(jié)因潤滑油流動性變差導(dǎo)致軸承少油、失油致使軸承損傷崩潰,常發(fā)生在寒冷季節(jié)。
3.1 轉(zhuǎn)子軸修復(fù),由于轉(zhuǎn)子軸彎曲,轉(zhuǎn)子外圓不規(guī)則磨損,轉(zhuǎn)子失去參考中心,且沒有完整的位置可做中心基準(zhǔn)。我們采用冷焊工藝,補(bǔ)足轉(zhuǎn)子軸尺寸,以原始未磨損的部分轉(zhuǎn)子凹槽最低點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn),反復(fù)調(diào)整同圓周上四(六)個凹槽最低點(diǎn),使之處在同一圓周上,再用不同位置的凹槽最低點(diǎn)進(jìn)行校驗,以此反復(fù),直至確保轉(zhuǎn)子中心找正;固定轉(zhuǎn)子軸后,在轉(zhuǎn)子軸兩端車成基準(zhǔn)位,以此為基準(zhǔn)位,在轉(zhuǎn)子軸兩端完成打轉(zhuǎn)子中心孔,然后,車、磨等,恢復(fù)轉(zhuǎn)子軸原始尺寸參數(shù)。
3.2 轉(zhuǎn)子葉外圓、葉面修復(fù),轉(zhuǎn)子葉外圓修復(fù),采用壓片滾焊修補(bǔ)工藝,根據(jù)外圓磨損輪廓,把不同厚度的壓片,剪成與轉(zhuǎn)子葉外圓磨損部位形狀完全相同的壓片,逐層滾焊,堆出與原始轉(zhuǎn)子曲面一致的滾焊層,修磨拋光即可;轉(zhuǎn)子葉面修補(bǔ),先制作一個與兩轉(zhuǎn)子中心距完全一致工裝,把磨損轉(zhuǎn)子固定,以此測量轉(zhuǎn)子葉面不同部位的磨損量,根據(jù)不同部位轉(zhuǎn)子葉面磨損量,選取0.05~0.20mm不同標(biāo)準(zhǔn)壓片,滾焊至合格尺寸,拋光即可。
3.3 外殼修復(fù),采用冷焊工藝,補(bǔ)焊至設(shè)計厚度后,鏜、珩磨之合格。
3.4 機(jī)身一體端蓋裂紋修復(fù),采用鉆孔連續(xù)鑲螺絲方法修補(bǔ)至合格。
3.5 其他部位修復(fù),均采取冷焊、車、鏜、磨常規(guī)方法修復(fù)至合格。
該機(jī)損壞程度,經(jīng)尋找多個專業(yè)廠家試圖修復(fù),均被結(jié)論報廢,后經(jīng)我公司與陜西關(guān)中壓縮機(jī)制造有限公司工程師劉安才聯(lián)合攻關(guān),采用上述方法修復(fù)后,該機(jī)運(yùn)行各項參數(shù)合格。截止目前,已穩(wěn)定運(yùn)行3000余小時,未出現(xiàn)瑕疵。
為預(yù)防類似壓縮機(jī)故障的產(chǎn)生,需要加強(qiáng)風(fēng)機(jī)的日常操作維護(hù)。
5.1 對設(shè)備來講,振動為故障之源,要堅持做好壓縮機(jī)振動測量并記錄,觀察趨勢。發(fā)現(xiàn)趨勢狀態(tài)變差,要及時停車進(jìn)行維修維護(hù);
5.2 各專業(yè)加強(qiáng)巡檢,檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況及各參數(shù),是否有異響;
5.3 嚴(yán)格按照廠家要求的油品更換周期4000小時更換新油、油濾,確保潤滑合格。
5.4 確??諡V等備件合格,并嚴(yán)格按照求4000小時更換空濾,若環(huán)境較差,應(yīng)加大清理或更換頻次,保證無異物吸入;
5.5 冬季及時投運(yùn)隔音罩內(nèi)暖氣,保證壓縮機(jī)本體的啟動溫度15度以上,防止?jié)櫥偷蜏亓鲃有宰儾?,?dǎo)致軸承少油、失油。
5.6 加強(qiáng)與螺桿壓縮機(jī)制造商的溝通,就壓縮機(jī)在力的計算或軸承選用進(jìn)行探討。
5.7 在滿足裝置生產(chǎn)的條件下,盡量減少啟動頻次和增加送料摻混時間,以減小壓縮機(jī)負(fù)荷量。
5.8 定期做好檢修維護(hù)和保養(yǎng)。