压缩机的检修及改造

陈辉

摘要：气体动力学研究取得的巨大成就提高了离心式压缩机的效率，离心式压缩机的应用范围不断扩展，离心式压缩机之所以能获得巨大的发展，以下三方面也是其关键因素。首先，离心式压缩机的结构简单紧凑，气量较大，重量较轻；其次，运转率高，因为备件需用量少，所以维护费用及人员少；最后，在化工流程过程中，离心式压缩机可以对化工介质进行绝对无油的压缩。本文就氮气压缩机止推瓦存在的故障，通过对磨损状况做出简单分析，对其产生故障的原因以及改进措施进行了重点分析。

关键词：止推瓦存在的故障；磨损状况；产生故障的原因；改进措施

一、离心式空气压缩机及其工作原理

离心式压缩机属于透平机的一种。透平机是将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的机器。用来将高压气体膨胀制取冷量的称为透平膨胀机，用来将气体压缩获得高压气体的即为透平压缩机。透平压缩机又根据气体在其中的流向分为轴流式和离心式两种。压缩介质可以是空气、氧气、蒸汽、燃气等。顾名思义，离心式空气压缩机就是以空气为工作介质，吸入空气在其中经过径向流动被压缩后输出高压空气的设备。离心式空气压缩机的工作流程就是进气、压缩和排气。压缩机主体由定子、转子两部分组成。定子主要有作为气缸的壳体，其两端设有导流器、扩压器、蜗室、轴承等，轴承上承载的主轴转子上是带有叶片的工作轮，单级压缩的一个叶轮，多级压缩的多个叶轮，工作轮是整个设备的核心元件。另外，还有电机驱动和冷却、降噪等系统。离心式空气压缩机的工作原理是依靠动能的变化来提高气体压力―压缩机工作时，空气介质由进口被轴向进入吸气室，并经导流器引导着均匀地进入高速旋转的工作轮，气体在工作轮上叶片的作用下，一边跟着工作轮高速旋转，一边由于受离心力作用，在叶片槽道中不断地沿径向被甩向缸壁，使气体的压力和流速同时提高而获得动能，由工作轮出来的气体随即流入呈锥型截面的扩压器降速增压，从而由动能部分地转化为压力能。高压气体汇集到蜗壳中后再经排气口排出，通过连续不断地能量转换，实现获得高压空气的目的。离心式空气压缩机适用于流量大、压力不高的大型气体分离设备和其他需要压缩空气的用途。

二、压缩机叶轮腐蚀检修

一个具有H型四级等温压缩和三级冷却的压缩机组的化肥集团，在运行过程中，2002年5月对轴瓦质量进行检修，另外多次对其停机并进行检修，都是因为一、二级转子的X向或者Y向轴振幅波动大。在2005年8月5日，由于同样的原因，对其停机并进行检修，对轴瓦进行了更换，一、二级转子运回并清垢，做动平衡实验，开机运行30小时后，发现X向轴振幅加大并且高点上移，随空气含湿量和油温不同而产生大幅度的波动，甚至达到报警值。随后对一级冷却器疏水阀进行更新，对油温波动进行控制后，情况稍微有了好转，但是振幅高点仍然上移，可能轴瓦不良造成此现象。2005年12月10日，更换了新瓦，再次试验，一级转子的X向轴振幅能够达到33μm，并且随空气含湿量的变化，轴振幅波动也加大。然后，停机对机组进行检修，发现3个冷却器内芯有了严重的锈蚀，一级冷却器疏水管也被铁锈堵塞，二级叶轮腐蚀报废。总之，压缩机叶轮腐蚀造成上述问题的出现。

1.以下对腐蚀原因作出了分析：

1.1一级冷却器疏水管线太细才有25mm，二级和三级管线管径才为50mm。

1.2在一级冷却器进气和出气侧，有两个疏水口，但是错误地把疏水口接在进气侧，在出气侧冷凝的大量冷凝水只能溢流到进气侧而排出，出气侧液位高时，高速气流把冷凝水和灰尘带入二级压缩叶轮，产生结垢而对叶轮冲刷，同时，二级叶轮的结垢比一级叶轮的多并且坚硬，最后对叶轮造成腐蚀。

1.3在进气温度高和空气含湿量较大情况下，在冷却到循环水温度下，将出现大量的冷凝水，导致冷却器的内壁生锈，在停机或者检修过程中铁锈脱落，堵塞了水管。

1.4该机组3个冷却器的二级和三级出口侧装有不锈钢滤网，而在一级出口侧，没有装不锈钢滤网，这就造成固体颗粒和冷凝水液滴对叶轮进行直接冲刷。

三、根据压缩机腐蚀的原因，需要对技术进行改进。

2.技术改进方法主要有以下几点：

2.1把25mm的一级冷却器疏水管更换为50mm的。

2.2更换新的二级叶轮，转子做动平衡实验后回装，空气含湿量对轴振动的影响随之消失。把一级冷却器的疏水口改接在冷却器气路出口侧，并把疏水管线排水口上的水泥盖板更换为格栅板。

2.3把3个冷却器的疏水阀更换为截止阀，在工艺运行时，使其保持微开，在阀前约30cm处，安装1个检查球阀。

2.4提高日常工艺运行检查和管理的重视程度，使之更加符合规范标准。

经过上述的腐蚀原因分析和技术的改进规范，使该空分装置的离心压缩机组保持稳定的运行，腐蚀现象也随之消失。

四、压缩机止推瓦磨损分析

对换下的止推瓦表面的磨损状况进行分析，以便找出可能产生该障的原因。与更新过的止推瓦相比较，旧的止推瓦表面损伤明显，用肉眼观察可见：瓦块损伤部位虽然看上去表面平整，但是手感发毛，像喷砂过的金属面，表面呈银灰色。毛面区域和原加工过的光面区域之间有一条笔直清晰的分界线。

根据以上分析可以推断，在停机的瞬间，转子发生轻微窜动，造成了止推瓦和止推盘接触面的轻微磨损，破坏了止推瓦表面以及主止推盘表面的乌金层；磨损产生的碎屑进入润滑油系统，使轴瓦的润滑状况恶化，从而加剧了轴瓦的磨损；止推盘的磨损破坏了轴系原有的平衡状态，在机组开机运行后，不平衡度逐渐加大，导致轴位移的不断增大。

根据以上分析判断结果，我们对氮气压缩机的以下主要检修内容进行制订并实施：

1.对转子接地电刷和转子主止推面的光滑度进行检查。限制轴电压的升高，以减小或者消除轴承电流引起的损伤。氮气压缩机采用接地电刷的方式来疏导累计电流，检查发现电刷有了相当严重的磨损，对其进行及时的更换处理；

2.由于止推瓦表面的划痕，转子主止推面表面也不可避免地存在深度均匀且圆滑的划痕。我们可以用金相砂纸对其进行研磨，直至表面光滑且无明显划痕。

3.更换压缩机止推瓦，测量各轴瓦的间隙，使数据均符合设计要求。同时，对润滑油路过滤网及流量孔板进行检查清理，并对机组油箱润滑油进行更换。

检修结束后，氮气压缩机进行一次开车，各项指标均在标准要求的范围内，机组运行状况良好，完全满足现场生产的要求，达到了预期的检修效果。

五、油路系统的故障排除与预防

离心式压缩机是一种高速运转的设备，必须保证油路畅通，油温正常，以使轴承和变速齿轮等转动付处于良好的润滑状态。正常工况下，供油系统的油温要求控制在40℃～45℃之间，油温过低，传动部位得不到充分润滑会加大摩擦，对设备造成危害。所以停用8小时以上的压缩机在开机前必须将机组油温加热到30℃以上。油温高于49℃，则可能使油质变差，同样起不到润滑效果，加大设备的磨损。所以，在压缩机使用过程中要特别关注供油温度，注意气温变化对油温的影响，及时进行加热或冷却。要经常检查供油管路和油泵，清洗滤油器，发生故障立即排除。

总结

为了避免氮气压缩机止推瓦产生故障，应该重点分析产生故障的原因，积极进行技术改进创新。

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