大型螺桿轉(zhuǎn)子突然抱死怎么辦？

故障概述

GML95型雙螺桿壓縮機是30萬噸/年聚烯烴裝置的常用機型。K-8200風機，型號GML95，每天不定時啟動，主要用于B線摻混，每次運行4-5小時，每天運行2-3次，故障發(fā)生前累計運行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)閱當天的風機運行的電流，運行曲線如下：

05：48 啟動風機，進行摻混倒倉操作。

10：36 摻混倒倉完成，風機空載運行。

12：05 進行摻混倒倉操作。

16：22 風機出口電流高報跳車。內(nèi)操發(fā)現(xiàn)摻混風機電流突然上漲至高報，風機停機。班組隨即通知裝置管理人員，將設備斷電。裝置管理人員按照檢查程序脫開聯(lián)軸器，進行設備盤車，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（見標注1）；陽轉(zhuǎn)子非驅(qū)動端端面磨損嚴重（見標注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重（見標注3）

1.4 機殼（陽轉(zhuǎn)子非驅(qū)端處）出現(xiàn)三處裂紋

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（見標注5）軸承外圈安裝定位環(huán)上的銷釘已變形（見標注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。

2故障原因分析

綜合拆檢情況，對故障可能產(chǎn)生的原因進行分析如下：

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），且油壓設有聯(lián)鎖停機，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，風機入口壓力-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，排除壓縮機內(nèi)進入異物導致轉(zhuǎn)子抱死。

2.3 根據(jù)風機的拆檢情況：整體來看，陰陽轉(zhuǎn)子倆端面處磨損嚴重，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 從運行分析來看。由于壓縮機運轉(zhuǎn)中出口溫度高，壓力大，再加上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高達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)動端徑向軸承在運行過程中失效是造成設備故障的主要原因。

2.4 驅(qū)動端徑向軸承運行中的失效原因

考慮到類似的設備故障、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 螺桿壓縮機在力的計算或軸承選用上可能失當。

2.4.3 該螺桿壓縮機沒有外置潤滑油泵，只是在軸的末端帶有潤滑油泵，壓縮機在啟動瞬間，該設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)整體負荷較高，達到了120%，加速了軸承的失效。

2.4.5 潤滑油故障。機器位于高寒環(huán)境地域，冬季寒冷時節(jié)溫度達零下30余度，嚴重影響潤滑油流動性。加之，該機器原裝軸承潤滑噴嘴噴油通徑只有0.06mm，當遭遇極寒冷時段，在潤滑油流動性變差條件下，機器初始啟動的一個時段內(nèi)，軸承少油甚至失油是，軸承受損亦成必然。隨著軸承受損程度積累，機器高速運行，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缺陷修復

3.1 轉(zhuǎn)子軸修復，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。我們采用冷焊工藝，補足轉(zhuǎn)子軸尺寸，以原始未磨損的部分轉(zhuǎn)子凹槽點為基準點，反復調(diào)整同圓周上四（六）個凹槽點，使之處在同一圓周上，再用不同位置的凹槽點進行校驗，以此反復，直至確保轉(zhuǎn)子中心找正；固定轉(zhuǎn)子軸后，在轉(zhuǎn)子軸兩端車成基準位，以此為基準位，在轉(zhuǎn)子軸兩端完成打轉(zhuǎn)子中心孔，車、磨等，恢復轉(zhuǎn)子軸原始尺寸參數(shù)。

3.2 轉(zhuǎn)子葉外圓、葉面修復，轉(zhuǎn)子葉外圓修復，采用壓片滾焊修補工藝，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，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不同標準壓片，滾焊至合格尺寸，拋光即可。

3.3 外殼修復，采用冷焊工藝，補焊至設計厚度后，鏜、珩磨之合格。

3.4 機身一體端蓋裂紋修復，采用鉆孔連續(xù)鑲螺絲方法修補至合格。

3.5 其他部位修復，均采取冷焊、車、鏜、磨常規(guī)方法修復至合格。

4效果

該機損壞程度，經(jīng)尋找多個廠家試圖修復，均被報廢，后經(jīng)我公司與陜西關(guān)中壓縮機制造有限公司工程師劉安才聯(lián)合攻關(guān)，采用上述方法修復后，該機運行各項參數(shù)合格。截止目前，已穩(wěn)定運行3000余小時，未出現(xiàn)瑕疵。

5預防措施

為預防類似壓縮機故障的產(chǎn)生，需要加強風機的日常操作維護。

5.1 對設備來講，振動為故障之源，要堅持做好壓縮機振動測量并記錄，觀察趨勢。發(fā)現(xiàn)趨勢狀態(tài)變差，要及時停車進行維修維護；

5.2 各加強巡檢，檢查風機運行情況及各參數(shù)，是否有異響；

5.3 嚴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，并嚴格按照求4000小時更換空濾，若環(huán)境較差，應加大清理或更換頻次，保證無異物吸入；

5.5 冬季及時投運隔音罩內(nèi)暖氣，保證壓縮機本體的啟動溫度15度以上，防止?jié)櫥偷蜏亓鲃有宰儾睿瑢е螺S承少油、失油。

5.6 加強與螺桿壓縮機制造商的溝通，就壓縮機在力的計算或軸承選用進行探討。

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，以減小壓縮機負荷量。

5.8 定期做好檢修維護和保養(yǎng)。

氣動系統(tǒng)常見故障與簡易診斷方法

氣動系統(tǒng)由如下四部分組成：

一、氣源

包括空氣壓縮機、儲氣罐、空氣凈化設備和輸出管道等。為氣動設備提供潔凈、干燥的具有穩(wěn)定壓力和足夠流量的壓縮空氣，它是氣動系統(tǒng)的能源裝置。

二、氣動執(zhí)行元件

是把氣體的壓力能轉(zhuǎn)變成機械能，實現(xiàn)氣動系統(tǒng)對外做功的機械運動裝置。

三、氣動控制元件

包括有壓力、流量、方向等動力控制元件和傳感器、邏輯元件、伺服機構(gòu)等信號轉(zhuǎn)換、執(zhí)行運算等一類的元件。

四、輔助元件

為壓縮空氣的凈化、元件的潤滑、元件之間的連接、消音等所需要的輔助裝置。如油霧器、消音器、管接頭、氣管等。

氣動系統(tǒng)故障常見類別

氣動系統(tǒng)的常見故障，如果按照發(fā)生時間段來看，我們可以分為三類。

類：設備早期故障

主要是指設備調(diào)試階段和運轉(zhuǎn)初期（剛開始運轉(zhuǎn)的幾個月）發(fā)生的故障，引發(fā)故障可能的原因如下：

1、設計方面問題

?設計時對元件的材料選用不當，加工工藝要求不合理等；

?對元件的功能性能了解不夠，元件選擇不當；

?空氣處理系統(tǒng)不能滿足要求，設計出現(xiàn)錯誤。

2、制造方面問題

?元件內(nèi)孔的研磨不合要求；

?不清潔安裝，零件裝反裝錯；

?零件材質(zhì)不符合要求，外購零件（如電磁鐵、密封圈等）質(zhì)量差。

3、裝配方面問題

裝配時氣動元件及管道內(nèi)吹洗不干凈，雜質(zhì)混入造成氣動系統(tǒng)故障；

?裝配氣缸時存在偏心；

?管道的固定和防振未采取有效措施。

4、維護保養(yǎng)方面問題

比如未及時排除冷凝水，沒及時給油霧器補油等。

第二類：設備中期故障

主要是指系統(tǒng)在穩(wěn)定運行期間突然發(fā)生的故障。

?空氣或管路中殘留雜質(zhì)混入導致相對運動件卡死；

?電磁閥突然燒毀；軟管突然破裂；

?氣動三聯(lián)件中發(fā)生破損；

?突然停電造成的回路錯誤動作等。

第三類：設備晚期故障

指個別或少數(shù)元件已經(jīng)達到使用壽命后發(fā)生的故障，也稱為老化故障（壽命故障）。

此類故障在參考各元件技術(shù)參數(shù)合預測發(fā)生期限的基礎(chǔ)上，相對容易應對處理。

氣動系統(tǒng)故障常用簡易診斷方法

種：傳統(tǒng)經(jīng)驗法

也叫“望聞問切”診斷法，主要依靠日常經(jīng)驗，并借助一些簡單的儀表，診斷故障發(fā)生的部位，找出故障原因的方法。

望：執(zhí)行元件的運動速度有無異常變化；各測壓點壓力表顯示是否符合規(guī)定值，有無大的波動；潤滑油的品質(zhì)和滴油量是否符合要求；冷凝水是否正常排出；換向閥排氣口排出的空氣是否干凈；電磁閥的指示燈顯示是否正常；緊固螺釘及管接頭有無松動；管道有無扭曲和壓扁；有無明顯振動存在；加工產(chǎn)品質(zhì)量有無變化等。

聞：氣缸及換向閥換向時有無異常聲音；系統(tǒng)停止工作但尚未泄壓時，各處有無漏氣，漏氣聲音大小及其每天變化情況；電磁線圈和密封圈有無因過熱而發(fā)出特殊氣味等；

問：查閱氣動系統(tǒng)的技術(shù)檔案，詢問了解系統(tǒng)的工作程序、運行要求及主要技術(shù)參數(shù)；查閱產(chǎn)品樣本，了解每個元件的作用、結(jié)構(gòu)、功能和性能；查詢檢查維護記錄，了解日常維護保養(yǎng)工作情況；詢問現(xiàn)場工作人員，了解設備運行情況，了解故障發(fā)生前的征兆及故障發(fā)生的狀況；了解曾經(jīng)出現(xiàn)過的故障及其排除的方法。

切：觸摸相對運動件、電磁線圈等處，如觸摸2S感到燙手，則應查明原因。氣缸、管道處有無振動感，氣缸有無爬行感，各接頭處及元件處手感有無漏氣等。

經(jīng)驗法操作簡單易行，但由于每個人的感覺、實際經(jīng)驗和判斷能力的差異，故障診斷效果會存在一定的局限性。

第二種：推理分析法

也就是利用邏輯推理、循序漸進，尋找故障的真實原因的方法。

1、推理步驟：

故障的癥狀到找出故障發(fā)生的真實原因，可以按照以下三步進行：

步，從故障的癥狀，推理出故障的本質(zhì)原因；

第二步，從故障的本質(zhì)原因，推理出可能導致故障的常見原因；

第三步，從各種可能的常見原因中，推理出故障的真實原因。

2、推理方法：

由簡到繁、由易到難、由表及里逐一進行分析，排除掉不可能的和非主要的故障原因，先查故障發(fā)生前曾調(diào)整或更換過的元件，優(yōu)先考慮故障率高的常見原因。

方法一：儀表分析法

利用儀表，如壓力表、壓差計、電壓表、溫度計、電秒表及其他電子儀器等，檢查系統(tǒng)或元件的技術(shù)參數(shù)是否符合要求。

方法二：部分停止法

暫時停止氣動系統(tǒng)中部分工作元件，觀察對故障現(xiàn)象的影響。

方法三：試探反證法

試探性改變氣動系統(tǒng)中部分工作條件，觀察對故障現(xiàn)象的影響。

方法四：比較法

用標準的或合格的元件代替系統(tǒng)中相同的元件，通過工作狀況的對比，來判斷被更換的元件是否失效。