离心式空气压缩机的常见故障及检修.

离心式空气压缩机的常见故障及检修 新钢气体厂 刘晓鹏 一 离心压缩机结构简介

离心压缩机通常由压缩机本体、 电机、 增速箱以及压缩机的辅助系统 (如:润滑油系统、中间冷却器、仪控、电控、管路等等组成。

离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主轴、叶轮、联轴 器等组成,有时还有轴套、平衡盘。定子由机壳、隔板、密封(级间密封和轴密 封 、进气室和蜗室等组成。其中隔板由扩压器、弯道、回流器等组成。有时在 叶轮进口前设有进气导流器(预旋器 。

A 壳体

离心式压缩机的壳体结构主要有水平剖分型和垂直剖分型两种。 水平剖分 型的壳体分为上、下两半,是用途最广泛的一种结构型式。

B 叶轮

离心式压缩机的叶轮又称工作轮, 是使气体提高能量的唯一元件。 叶轮按 其整体结构可分为开式、 半开式和闭式三种, 压缩机中实际应用的是半开式和闭 式两种。叶轮随叶片出口角的不同,可分为前向叶轮 (不采用 、径向叶轮和后 向叶轮。

C 扩压器

常在叶轮后设置流通面积逐渐扩大的扩压器,用以把速度能转化为压力 能,以提高气体压力。

离心式压缩机的扩压器分无叶扩压器和叶片扩压器两种。

无叶扩压器效率较低,但结构简单, 同一无叶扩压器可与不同出口角的 叶轮匹配工作。 对于工况变化较大的情况,采用无叶扩压器较好。

具有相同扩压度时,叶片扩压器的径向尺寸比无叶扩压器小, 对于工况 变化小的情况,为了提高效率,以采用叶片扩压器较好。

D 密封

在离心式压缩机的各级之间和主轴穿过机壳处, 为了防止泄漏, 安装轴封 装置。轴封型式有迷宫密封、机械密封、浮环密封和抽气密封等。

迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈翅片, 构成迷宫衬 垫。

翅片的材料有黄铜片、磷青铜片、铅青铜片、铝片和白合金片等。视气体 的性质、有无灰尘或雾,以及气体温度而定。 轴封结构如下图:

1简要介绍我厂 16000、 20000离心式空气压缩机结构 1.116000空压机 多轴 H 型

1.2 20000空压机

单轴中间冷却器内置型 2 离心压缩机的喘振

任何离心压缩机按其结构尺寸, 在某一固定的转速下都有一个最高的工作压 力, 在此压力下有一个相应的最低的流量。 当离心压缩机出口的压力高于此数值 时,就会产生喘振。

2.1 喘振发生的条件

给定压力下流量小于最小喘振流量;给定流量下压力大于最高喘振压力。 2.2喘振发生时的现象

发生喘振时,机组开始强烈振动,伴随发生异常的吼叫声,而且是周期性地 发生; 机壳相连接的出口管线也随之发生较大的振动; 进口管线上的压力表指针大幅度摆动;

出口止回阀处发生周期性的开和关的撞击声响; 主电动机的电流表指针大幅度的摆动; 在操作仪表上,流量表等也发生大幅度的摆动。 2.3喘振发生的危害

喘振对压缩机的迷宫密封损坏较大, 由于密封的损坏, 将使润滑油窜入流道, 影响冷却器和冷凝器的效率。

严重的喘振很容易造成转子轴向窜动,烧坏止推轴瓦,叶轮有可能被打碎。 极严重时,可使压缩机遭到破坏,会损伤齿轮箱,电动机以及连接压缩机的

管线和设备等。

三 离心式压缩机检修中的几个问题 1 检修前的准备工作

现场勘查,检修项目及方案,人员配备,工具、材料、备件、机具、相关技 术资料的准备,其它要求(检修安全报告书、动火单、停送电报告单、检修安全 规定等。

2 检修(前、后 数据测量 2.1联轴器同心度 2.2 密封间隙

用小斜塞尺测量叶轮口环、平衡盘等处迷宫密封的侧面间隙。对每个迷宫密 封取 2个数值并相加, 与标准值进行对比, 如超出范围应进行更换。 同时轻敲迷 宫密封,检查其是否损坏

2.3 转子径向及轴向跳动量

将百分表安在需要测量部位,均匀转动转子,分别记录对应 180°的最大及 最小数值。 考虑转子的轴向窜量, 应多盘车几次进行测量。 将 2块百分表安在靠 近两端轴瓦 (轴瓦盖不能拆卸掉 轴径处, 将制作好的抬轴径的支架放在轴的两 端,用钢丝绳分别固定住轴,慢慢拧紧支架横梁上的螺栓,使轴慢慢上移,观察 百分表的读数并记录。齿轮径向与轴向跳动量的测量与此相同。

2.4转子轴向总窜量

拆除止推盘前后止推轴承,用百分表测量转子轴向的端面,向前后 2个方向 轴向移动,直至转子内部件接触机壳部件位置。测量转子总窜量 S ,其值应等于

转子与定子间左右两侧窜量之和。装上止推轴承工作侧瓦块，测量转子自工作侧 向排气端的窜量 S1，转子自工作位置向前窜量 S2=S- S1，通过 3 个数据确定转 子定心。比较 S1、S2，必要时调整止推轴承触垫片。应旋转转子进行多次测量。 2.5 轴瓦紧力 在瓦壳背部和轴承座中分面分别放置直径约 0.1-0.2mm 的铅丝，然后放上轴 承盖，均匀拧紧螺栓，最后打开轴承盖，用千分尺测量铅丝的厚度，瓦壳背部铅 丝与轴承座中分面铅丝测量数据之差即为紧力值。测量完毕后拆除下部轴瓦，拆 除时，轴瓦涂上润滑油，用木棍撬起轴，用铜棒轻轻敲击，使之沿轴向转动至上 方取出并放置指定位置。 2.6 齿轮侧隙与顶隙 将铅丝放入 2 个齿轮之间，按电机的转动方向旋转主动齿轮，铅丝按旋转方 向旋出。测量铅丝被齿轮顶部与侧部所压的厚度，齿轮顶部铅丝厚度数值即为顶 隙值， 齿轮侧部铅丝厚度数据之和即为侧隙值。 也可以用百分表测量齿轮的侧隙。 将百分表垂直安在小齿轮的轮齿上，然后用活动扳手拧紧小齿轮非轴伸端的方 头，用冲击力旋转小齿轮，保证大齿轮不动。此时百分表的读数即为侧隙值。 2.7 齿面接触斑迹着色检查 着色前应先擦净齿轮上的润滑油，涂抹着色粉时要轻，不能过厚，着色粉要 涂抹在主动轮的啮合面上。然后轻轻转动主动轮，检查齿轮啮合斑迹。接触斑迹 的位置不应偏

向凹齿齿顶。 2.8 轴承间隙的测量 （1）假轴法 A 假轴的直径与轴承的实际工作轴颈相差在 0.05mm 以内，假轴的中心线与工 作水平面的垂直度误差在 0.02mm 以内。 B 将轴承组合在假轴上，拧紧中分面螺栓，用 0.02mm 的塞尺检查中分面无间 隙。 C 架千分表并沿工作时的垂直方向上下抬动径向轴承，千分表读数假定为 S(m m，考虑瓦块的倾绕效应，实际的轴承间隙为 C（mm），则对五块瓦结构有： C=0.894S 此外，还需计入假轴与实际轴颈的差值。 （2）抬轴法 将百分表装在轴承座或其它固定物件上，采用相关专用工具多次把转子水 平抬起，取其读数的平均值即为轴承间隙值。 （3）压铅丝法 A 所采用的铅丝直径应比所测间隙大 30-50%。 B 对轴承壳体中分面和轴承座中分面，用 0.02mm 塞尺检查，中分面应无间隙 且不错口。 C 测量两上瓦中部处的铅丝厚度 S，则实际的轴承间隙 C 为：C=1.1S 3 转子轴向位置的确定 离心式压缩机正常运转时，推力盘是和工作面推力轴承相接触的。因此，工 作面推力轴承的位置就决定了转子轴向位置。检修时，可以增减工作面（或非工 作面） 推力轴承背面的垫片， 来移动推力轴承， 这样转子也随之改变其轴向位置。 确定转子轴向位置是要求每级叶轮出口和扩压器进口对中， 以避免在这些部 位发生气流冲击。 特别是压缩重气体的离心式压缩机， 这一要求尤其重要。 因此， 有些制造厂在图样上规定了所允许的偏差。但是，在实际检修中发现，要实现这 6

些要求不仅很麻烦，有时，甚至无法达到。特别是更换了转子、气封或其他零件 之后。在这种情况下，可根据下面两条原则来确定转子轴向位置。 1.有开式叶轮的转子，转子的轴向位置，应能保证开式叶轮进气侧的轴向间 隙。 2.全部为闭式叶轮的转子， 转子的轴向位置应能保证最末级叶轮出口和扩压 器流道对中。 然后， 还要再复查其他级叶轮和扩散器的对中情况， 差别太大时应找出原因， 进行调整。 确定转子的轴向位置之后，转子以这个位置为中心，在未装推力轴承的情 况下，向两端的窜动量应符合下述要求： 向工作面推力轴承侧的窜动量，不能小于规定的轴位移报警值的 0.5mm； 向非工作面推力轴承侧的窜动量， 不能小于轴位移报警值和推力轴承间隙之和加 0.5mm； 上述两项窜动量之和，即为转子在气缸内的总轴向窜动量，一般在 3mm 以上。 由于转子的轴向位置是由工作面推力轴承的位置确定的。因此，为了固定 转子的轴向位置，需要确定工作面推力轴承背

面垫片的厚度。这一工作，在检修 现场可以这样进行： 先记录下转子从确定的轴向位置向非工作面和工作面推力轴承两侧的轴向 窜动量。例如，向工作面侧窜动量为 S1，向非工作面侧的窜动量为 S2。然后， 把工作面推力轴承装入并在其背面垫上一块任意厚度的垫片。 使推力盘和工作面推力轴承接触，然后从这个位置把转子向非工作面推力 轴承侧拨动到极限位置，并记下其窜动量，例如为 S3。则 S2-S3=±S4。S4 为 正时，表示工作面推力轴承背面的垫片应减薄 S4。S4 为负时，工作面推力轴承 背面的垫片应加厚 S4。 4 检修注意事项 1 径向轴承 径向轴承 （1）可倾瓦块一般不推荐刮瓦，但为使整个轴承接触良好，可在瓦量不超差并 达到巴氏合金表面技术要求的前提下适当修刮。 （2）瓦块连同瓦壳一起更换时，应用红丹检查新装的下瓦壳与下轴承座的接触 情况，新瓦壳在轴承座瓦窝内不得松晃，两侧间隙不大于 0.03mm，防转销不高 出轴承座中分面。 （3）瓦块相间的位置和方向不得调错。更换单个瓦块时应确保与同组瓦块厚度 不超差。 2 止推轴承 （1）止推轴承间隙应采用非工作侧调整垫片进行调整，使用的垫片数不超过 1 片。调整止推间隙应在扣缸调整好转子轴向位置后进行。测量止推轴承间隙应扣 上轴承座上盖，并上紧中分面螺栓和销子后测量，米切尔型止推轴承的轴向间隙 用端盖垫片厚度调整。 （2）对米切尔型止推轴承，用火焰加热止推盘时应防止使止推盘表面退火，同 时置转子于外侧死点，防止使内侧瓦块巴氏合金溶化。 （3）止推轴承瓦块间的相互位置在拆装中应作好相互对位标志，不能调错。 （4）为防止止推轴承过载，应严格保证止推盘端面跳动不超差，轴承座中分接 合面不错口。 7

（5）转子的工作位置应在止推轴承工作侧进行调整，根据轴承座的结构，调整 壳体垫片厚度或工作侧止推轴承垫片厚度。 （6）轴位移探头的零位应与设计的零位相一致，表头指示的位移量应与千分表 指示的转子轴位浮动量相吻合。 3 联轴器的对中找正 （1）像高速旋转的设备，如汽轮机、离心式压缩机等，为让对中精确、数值有 效可靠，通常应采用三表精确对中找正法。 （2）此法与而表对中找正有所不同，在与传动轴中心线等距离处对称布置两块 百分表同时读取其轴向读数， 可以消除传动轴手动盘车时轴向窜动对轴向读数的 误差，从而提高测量精

度。 （3）关键位置尺寸 （4）两联轴器距离较远对中找正时对假轴的要求（除用激光对中仪外）：尽量 轻且刚度要好。 8