魏鵬

制氧

SVK20-3S離心壓縮機主油泵故障原因分析與改造

魏鵬

（武漢鋼鐵集團氧氣公司，湖北武漢430083）

分析了武鋼公司一臺SVK20-3S型離心式壓縮機主油泵頻繁發(fā)生故障的原因，提出并實施了對油系統(tǒng)相應(yīng)的改造措施，改造后取得了滿意的效果。

離心式壓縮機；主油泵；故障；改造

1 離心壓縮機結(jié)構(gòu)簡介

武鋼氧氣公司一車間現(xiàn)有SVK20－3S離心式壓縮機2臺套，擔負著為高線和系統(tǒng)管網(wǎng)輸送空氣的任務(wù)，在一車間日常生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。

該壓縮機機組為3級壓縮，壓縮機的三個葉輪分別安裝在兩個轉(zhuǎn)速不同的小齒輪軸的兩端，構(gòu)成高、低速兩個轉(zhuǎn)子。大齒輪軸通過齒輪軸端的膜片聯(lián)軸器與電機軸相連接，轉(zhuǎn)速1986 r/min，一級轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速19252 r/min，二、三級轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速26402 r/min。在大齒輪的聯(lián)軸器側(cè)裝有一齒輪油泵，齒輪油泵固定在壓縮機的機殼上，大齒輪軸通過一小齒輪與油泵的傳動齒輪嚙合驅(qū)動齒輪油泵。齒輪油泵的主要參數(shù)：轉(zhuǎn)速為2985 r/min，流量為300 L/min，壓力為0.6 MPa。壓縮機正常工作時，由齒輪油泵作為主油泵，向壓縮機的各潤滑部位供油。該壓縮機結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 主油泵故障現(xiàn)象及原因分析

SVK20－3S離心式壓縮機投用以來，主油泵故障率很高，3年來2臺機組先后出現(xiàn)主油泵傳動齒輪損壞、斷軸等問題6次，導致非計劃停機6次，嚴重威脅機組的安全運行，影響正常生產(chǎn)。對主油泵的故障不完全統(tǒng)計結(jié)果顯示，在機組試運時就出現(xiàn)的主油泵斷軸的有2次，在廠家技術(shù)人員對油泵齒輪傳動軸加粗以后，又先后出現(xiàn)傳動齒輪損壞的有2次，油泵泵體破損2次，油泵磨損導致內(nèi)部齒輪嚙合間隙增大引起油壓下降的有4次。

針對該齒輪油泵的結(jié)構(gòu)特點（圖2），以及設(shè)備運行過程中出現(xiàn)的問題，通過技術(shù)分析我們認為主油泵故障率高的原因，不排除主油泵整體質(zhì)量不過關(guān)，主油泵、傳動齒輪的材料選擇、加工質(zhì)量存在不足，安裝前檢查不仔細、裝配不合適等因素。但故障的根源在于傳動齒輪嚙合不好。這是設(shè)計本身存在的重大缺陷，主要表現(xiàn)在以下5個方面：

（1）主油泵靠端面定位齒輪箱上，靠螺栓緊固，沒有調(diào)節(jié)的余量，傳動齒輪平行度不能控制，極易造成傳動齒輪嚙合不好。一旦出現(xiàn)接觸不好時，無法看到，也無法調(diào)節(jié)。

（2）大齒輪為滑動軸承，間隙較大（大齒輪的非聯(lián)軸器側(cè)軸承頂間隙為0.17～0.25 mm），而主油泵的主齒輪軸與軸承之間的裝配間隙較小（規(guī)范值為0.06～0.12 mm），運行時大齒輪輕微振動就會給主油泵傳動齒輪的嚙合造成很大的影響。

（3）壓縮機大齒輪軸上與主油泵傳動齒輪嚙合的小齒輪重量較大且在傳動齒輪上方，啟動過程中對其沖擊較大，齒輪易損壞。

（4）主油泵傳動齒輪本身較重，傳動過程中對傳動軸本身產(chǎn)生的彎矩較大，傳動軸材質(zhì)為45#鋼，油泵泵體材質(zhì)為鑄鐵，在傳動軸加粗以后，軸的強度加大，不易扭斷，而泵體相對薄弱，易出現(xiàn)破裂。

3 改造方案

SVK20－3S離心壓縮機主油泵故障頻繁對壓縮機的安全運行造成了極大的威脅。為了徹底解決這一問題，我們提出對壓縮機油系統(tǒng)進行改造，考慮到壓縮機現(xiàn)場的實際情況，參考以往沈鼓產(chǎn)壓縮機的油系統(tǒng)設(shè)計，最終確定為SVK20－3S空壓機增加高位油箱。具體改造方案如下：

（1）拆除原有主油泵，增加一臺由電機驅(qū)動的齒輪泵作為主油泵對壓縮機進行供油。

（2）增設(shè)高位油箱。

機組正常運行時，潤滑油由底部高位油箱進入，而由頂部溢流口排出直接回油箱，一旦發(fā)生停電停機故障，輔助油泵又不能及時啟動供油，則高位油箱的潤滑油，將沿進油管路，流經(jīng)各軸承后返回油箱，確保機組惰走過程中對潤滑油的需要，保證機組安全停車。

4 方案的實施

4.1 泵的選型

根據(jù)SVK20-3S型空壓機的電機轉(zhuǎn)速1986 r/min和原有主油泵的流量、壓力，選擇了型號為KCB-260的齒輪泵，流量260 L/min，壓力為0.6 MPa，轉(zhuǎn)速為1000 r/min，所配電機功率為5.5 kW。

4.2 高位油箱的設(shè)計和制作

高位油箱應(yīng)由高位油箱、輔助油箱及配套管線、閥門組成。

4.2.1 高位油箱安裝高度的確定

高位油箱安裝高度為油箱底部出口接管高于機器中心線之間的高度差。SVK20－3S離心壓縮機停車時,設(shè)備惰走時間為15 min，停車瞬間供油壓力必須達到P=0.05 MPa，壓縮機用油為46#防銹汽輪機油的密度為0.875 g/cm3，其潤滑油箱的安全高度應(yīng)為H=P/g，將數(shù)據(jù)代入得5.83 m。

需要說明在設(shè)計高度時,應(yīng)考慮一定的摩阻。但由于潤滑油的運動粘度較低、摩阻較小，一般可忽略不計。

4.2.2 高位油箱的容積

油箱的有效容積可按下述經(jīng)驗公式確定：

式中，V——油箱的有效容積，L；

qp——油泵流量；

m——經(jīng)驗系數(shù)，低壓系統(tǒng)m＝2～4；中壓系統(tǒng)m＝5～10；中高壓或高壓系統(tǒng)m＝6～15。

其中主油泵流量為260 L/min,工作壓力為0.6 MPa，m取4，V＝1040 L。

4.2.3 輔助油箱的設(shè)計

增加高位油箱后，原有機組油箱的容量偏小，無法容納惰走過程中從高位油箱中流出的油，因此需要增加一個輔助油箱。輔助油箱的容積應(yīng)和高位油箱的容積相等，即1040 L。

4.3 高位油箱的安裝和管線配置

考慮到壓縮機廠房二樓平臺高度為6.5 m，滿足高位油箱的高度要求，可將高位油箱安裝在廠房二樓平臺壓縮機軸線的正上方。油箱安裝就位后，連接油管，配置新的潤滑油管線，安裝高位油箱閥件組，并對潤滑油管線進行堿洗、酸洗、中和水洗，最后用凈化風吹干，確保潤滑油系統(tǒng)干凈。

改造后油系統(tǒng)示意圖見圖3。

4.4 試運

2008年3月3日，我公司1#空壓機油系統(tǒng)改造工作全部完成。隨后對高位油箱進行了調(diào)試。首先打開截止閥，啟動主泵對高位油箱進行注油，然后觀察輔助油箱的窺視孔，當輔助油箱窺視孔有油流下時，表示高位油箱里的油已經(jīng)注滿，關(guān)閉截止閥，5 min后停主油泵，結(jié)果高位油箱里的油立刻沿設(shè)計管線流下，對壓縮機各潤滑點進行潤滑，潤滑時間為20 min，大于壓縮機的惰走時間15 min，滿足使用要求。

Cause Analysis of the Main Oil Pump Failures of SVK20-3S Centrifugal Compressor and Modification

WEI Peng
(Oxyen Generation Company of Wuhan Iron and Steel Group,Wuhan,Hubei 430083,China)

Causes of frequent failures of the main oil pump in a SVK20-3S centrifugal compressor at Wuhan Steel were analyzed.Modifying measures were drawn up and implemented,which has achieved satisfactory results.

centrifugal compressor;main oil pump;fault;modification

TH45

B

1006-6764(2015)01-0011-02