辛庚嘉，王學斌，張連崗

（1.陽谷祥光銅業(yè)有限公司，山東聊城 252300；2.冠縣職業(yè)教育中心，山東聊城 252599；3.山東益豐生化環(huán)保股份有限公司，山東濱州 256500）

0 引言

阿特拉斯G109 型空壓機因裝機量較小，暫無系統(tǒng)性的設備檢修標準和全面的設備檢修實施流程。以阿特拉斯G109 型透平空壓機為基準，結合長期對設備檢修工作的經驗和技能，針對各個部位和重點檢修環(huán)節(jié)進行分析研究。

1 空壓機的工藝位置及用途

大型透平空壓機因其設備的獨一性和設備設計的局限性，在對設備的編撰說明中均沒有系統(tǒng)的檢修管理體系。結合深冷制氧裝機的阿特拉斯G-109 透平空壓機，結合其工藝的獨有性，對其設備維護做了系統(tǒng)性檢修管理，并結合設備的技術層面對其進行逐點剖析。

透平空壓機因運行噪聲較大，包括在隔音隔熱空間內。額定出口壓力為：絕壓0.62 MPa；主油泵油壓：2.5 MPa；流量：153 500 m3/h；功率：14 000 kW。其通過進氣濾芯和三級壓縮進入主管道，隨后進入空氣預冷系統(tǒng)，為30 000 Nm3/h 深冷制氧機組提供充足氣源。

2 空壓機的主要部件及現(xiàn)場調整

2.1 主要部件

①導葉：一級進口導葉和二級進口導葉；②齒輪箱：類別為斜齒輪傳動，主軸帶動一級（一級、二級葉輪）、二級（三級葉輪）高速軸；③軸封：類別為碳環(huán)浮動密封，有一、二、三級軸封，其中一、二級軸封零件相同；④聯(lián)軸器：齒輪箱與電機為膜片聯(lián)軸器連接。

2.2 電機軸瓦潤滑的調整

主電機開啟后，要保證油視鏡油位在60%～75%為最佳，保證油壓在0.12～0.18 MPa。非驅動端壓力會整體偏低，可調節(jié)閥門，使前后均在油壓允值內。

2.3 預旋器調整與設定

一級導葉用于進氣量調整，開度允值為0°～100°，將實際開度7°～8°設定為原始0°；二級導葉為輸出壓力的調整（實用價值不高）開度允值為0°～100°（刻度量程-20°～+80°），實際開度40°設為原始0°；空壓機在開車后，一級導葉開機開度為25°，放空閥全開，當空壓機爬坡完成后，針對后續(xù)純化系統(tǒng)升壓和氣量需求，逐步關閉放空閥。在放空閥開度在2°以內時，可調整一級導葉。在機組氣量需求提升后，逐步提升開度。放空閥在2°以上時，一級導葉連鎖無法調節(jié)。放空閥為開關主工藝時使用，正常運行時間內為關閉狀態(tài)。

2.4 運行中的報警及調整

天氣潮濕時，壓縮氣中飽和水汽凝結，0 級、3 級軸瓦振動值升高，至40～50 μm/s 并常伴隨大幅波動。一般易發(fā)生在3～4 月和9～10 月，期間應加強點檢，調整疏水確保設備持續(xù)運行，提前清理進氣濾芯。針對于此類情況，少數(shù)廠家改裝了葉輪在線自清洗設備，實際使用上亦存在一定預警風險，可作為預案，進一步考量。

設備油溫要求油箱內定為48 ℃，溫控閥調節(jié)溫度控制在45～51 ℃；因現(xiàn)場油冷設置為3 臺，可根據油溫要求進行啟閉調整。

當設備檢測出現(xiàn)非正常大幅波動時，為保證生產持續(xù)，可引出變送器數(shù)據，在DCS 上將其屏蔽，在確保設備正常的情況下繼續(xù)運行。檢修時可增加一套輔助驗證的傳感器。

現(xiàn)場循環(huán)水系統(tǒng)，為避免冷卻器阻塞、管壁腐蝕等，在冷卻設備進出端口，可增設鋅鎂棒進行陽極保護。

3 設備日常故障及處理辦法

3.1 工裝選擇

要熟知與之匹配的專屬吊裝工具。吊裝時緊固到位，先試吊調整平衡。吊車選用：機體部件——50 t 汽車吊；機體、電機——130 t 汽車吊；中間冷卻器——260 t 汽車吊。

3.2 預旋器清理與調整

預旋器執(zhí)行器為氣動執(zhí)行器，工作壓力為0.5～0.8 MPa。因進氣酸性和雜質原因，易造成球軸承處的結碳和磨損，出現(xiàn)卡澀。中間部分有風帽、導流體、導葉卡套，其中導葉兩端的球軸承和非金屬軸承易在卡澀后出現(xiàn)磨損和氣蝕，是主要更換件。執(zhí)行器連桿，在拆除時應提前分離，防止吊裝不均勻使其絲頭處斷裂。解體預旋器時，考慮卡澀程度，易選用煤油、第奧克斯等介質浸泡后拆除，確保支撐板、外部殼體等無應力變形。

3.3 葉輪清洗

隨著壓力升高和空氣中水與雜質的凝結，二、三級葉輪整體腐蝕、結垢相對更為嚴重。①葉輪表面積灰清洗，清洗劑選用第奧克斯除垢劑。將其噴在葉輪表面上，用毛刷與竹片對葉輪表面積灰及碳化物進行刷洗；②對于金屬雜質的腐蝕和附于表面的結晶，選用威猛先生清除，可自制銅管清除工具；③二、三級閉式葉輪，內壁氣體導流槽的清理，可使用內窺鏡和鏡子確認位置后清除；④清洗時要用導流板、塑料布等將沖洗的水及清洗劑引出蝸殼；⑤用壓縮空氣吹干葉輪及蝸殼表面（葉輪表面粘附物≤3～5 mg，葉輪密封槽內吹掃干凈）；⑥清洗好的葉輪用干凈的細棉布遮住。對于葉輪風帽的清洗應特別重視，如腐蝕嚴重，應對葉輪盡早拆除，進行動平衡修正。

3.4 葉輪側隙

每次拆裝葉輪或清理，都應做好各項間隙的記錄和比對，以便于為設備整體機械性能做最優(yōu)化保全。葉輪與蝸殼間隙A 數(shù)值，一級5.33 mm，二級3.77 mm，三級，3.95 mm。

3.5 葉輪拆裝

設備帶有花鍵小齒輪的葉輪螺栓為右旋螺紋，拆卸葉輪前，將其仔細支撐好，一旦拆掉葉輪螺母，無論何種情況下都不得讓葉輪拉緊螺栓承受葉輪重量。葉輪與高速軸，通過葉輪芯軸連接，依靠端面齒和定位銷定位。采用設備隨帶的液壓張緊裝置拆卸葉輪螺母。扭力以及壓力設定如下：一級葉輪拆裝FV：1308.5 kN，PV：114.3 MPa；二級葉輪拆裝FV：1349.9 kN，PV：117.9 MPa；三級葉輪拆裝FV：588.4 kN，PV：51.4 MPa。

3.6 齒輪箱拆裝和螺栓熱緊

齒輪箱拆裝中，主要掌握吊裝的平衡和人員多點檢測的配合。選4 根M24 絲頭的導向桿，3 臺倒鏈用于調整，主向倒鏈緩緩提升，上下箱體離隙5 mm 左右，調整兩側倒鏈精找平衡，在提升約20 mm 后，吊車緩慢提升，觀察不要碰兩側蝸殼和主齒輪。拆除后對上蓋安裝面涂抹防銹油，并安全擺放。簡單檢測后，應首先用配有牽引繩的橡膠墊將箱體內回油孔防護，防止檢修時工器具掉落。檢修期間，如遇風塵或珠光砂等，應提前將齒輪箱遮擋，以對齒輪形成保護。對于現(xiàn)場檢修時，管道連接多采用風力扳手緊固，對于齒輪箱、軸承座等優(yōu)先使用扭矩扳手緊固。在設備試車后，機體和蝸殼等溫度整體上升，機體膨脹，應力釋放，應再次對螺栓檢查并緊固。

3.7 一級擴壓器及蝸殼拆裝

一級葉輪為開式葉輪，在安裝擴壓導流器時應首先壓鉛絲測量間隙，現(xiàn)場調配需二次拆裝。①一級擴壓器與葉輪端蓋以8件M10×35 內六角螺栓連接，擴壓器厚度20 mm，如內孔螺紋劃傷，可選備用螺孔，必要時增加螺紋牙套；②為保證葉輪與擴壓器間間隙，可依據磨損尺寸調配，原始1.5 mm 銅皮。C 值（R529 mm）基準：2.57 mm，D 值（R406 mm）基準：1.57 mm；③拆裝端蓋時用頂絲均勻定位，內置緊固螺柱要提前旋入，確保端蓋均勻安裝；④各級端蓋安裝時專用吊裝工具，3 臺倒鏈實時調整保證平衡。

3.8 軸瓦檢測與清理

設備主軸瓦為普通軸瓦，高速軸瓦為5 片可傾瓦塊軸承，止推軸承為米歇爾式軸承。定位銷孔使用M4、M8 加長螺柱。如運行中各級軸瓦振動值和位移相對穩(wěn)定，現(xiàn)場檢測主要集中在軸瓦結碳狀況和止推面的磨損情況（對于0 級止推軸承可以考慮更換為金斯伯雷式軸承，以保護高速軸的穩(wěn)定性）。消除積碳和磨痕，優(yōu)先使用工業(yè)百潔布清理，如磨痕稍重，做好記錄后，使用2000 目鏡像砂紙對其清除。軸端積碳也是清理重點，軸瓦清理復位完成后，要對齒輪箱進行盤車，對高速齒輪軸徑向跳動在線檢測0.03 mm 以內。

3.9 軸封檢測

設備主軸軸封為迷宮密封，浮動碳環(huán)結構。一、二級為同一型號；對于軸封的檢測主要集中在:碳環(huán)磨損情況、鎖緊彈簧的張緊力檢測、內部積灰清理、對軸的磨損情況等。拆除和安裝時使用工裝導套，前期檢查清理，確保導套光潔度。浮動碳環(huán)為三瓣式，在試裝鎖緊彈簧后，將其安裝固定于軸封主體卡槽內。對高速軸安裝位置的積灰積碳進行清除。測算軸徑與碳環(huán)內徑對比下的過盈量，確保彈簧在正常工作下的鎖緊力在允值范圍內。此項拆裝進行時，要確保現(xiàn)場環(huán)境無浮沉等雜質。

3.10 膨脹節(jié)調整與無應力連接

排氣膨脹節(jié)的外螺母緊固鎖緊，內螺母松5 mm 間隙并鎖緊。進氣膨脹節(jié)給予設備一定的應力釋放時間后，內、外螺母緊固鎖緊。管道兩端與膨脹節(jié)對接口同軸度誤差為±5 mm；上下、左右的偏差位移角度為±0.1°；膨脹節(jié)合理安裝長度為L±20 mm；綜合現(xiàn)場對中的精準度，在安裝各級管道抱箍時，需要用到框式水平儀，置于齒輪箱側面基準面上，抱箍鎖緊時，確保水平儀變化在0.05 mm 以內。內置膠圈安裝時涂抹凡士林，防止高溫開裂。

3.11 設備對中

進行冷對中時，驅動器和壓縮機溫度應盡量相同，以確保電機和壓縮機在同一膨脹系數(shù)。先開啟輔助油泵，用50 t 吊車輔助盤車，運轉一段時間后，調整激光對中儀，可消除聯(lián)軸器自身撓性誤差。對中要求：電機側高0.98±0.05 mm，左右偏差±0.05 mm。記錄慣性停車時間，一般為15 min。

3.12 油品檢測與更換

要對油濾以及油霧濾芯進行檢查，視情況更換。其間加強對油品的維護，做好定期檢測。

3.13 管道防腐與冷卻器清理查漏

管道防腐用于保護管道內壁，避免腐蝕、氣蝕等造成金屬銹蝕脫落，對葉輪造成損傷。首先噴砂，銹蝕清理后均勻噴涂環(huán)氧富鋅底漆；同時對其壁厚進行多點測量、記錄。中冷查漏，為檢修時內檢，依據日常疏水閥排水情況。水分增多會進入葉輪，對其造成沖蝕等。對于冷卻器內隔板，應著重檢查，氣蝕等使隔板腐蝕、脫落，變薄等應及時修補。腔體的雜質用吸塵器清除，修補后噴涂環(huán)氧富鋅底漆。

3.14 檢測探頭測試與調整

現(xiàn)場振動探頭調整間隙電壓，位移探頭調整芯軸中間位；振動探頭間隙電壓基準為6 V，一、二級高速轉子軸位移量為0.245 mm、0.24 mm。報警值設置為-0.30 mm，+0.25 mm。

3.15 拆檢項目的確立

檢修項目的設定，先確保必要的備品備件，依時間限定優(yōu)先處理有劣化趨勢或已經形成潛在故障的相關零部件。正常維護中，葉輪的清理和管道的防腐為首要項目，其次，油品的質檢和更換，油冷卻器的清理，煙氣風機的檢修清理，油濾、油霧濾芯、煙氣風機濾芯等應及時維護。

以當下運維周期，每年檢查預旋器，每兩年檢查軸瓦和軸封，葉輪和齒輪軸的動平衡根據其腐蝕、磨損情況進行。中冷在每次年修使用除垢劑、清洗液高壓循環(huán)清理，如有漏水現(xiàn)象，視情況抽出芯子及時打壓封堵。電機的C 級維護應每年修進行，軸瓦側隙和繞組電壓等進行檢測調整。O 形圈、非石棉墊片等根據現(xiàn)場情況，及時更換。

4 試車

（1）試車可分為4 個步驟：①模擬試車，對規(guī)定的設備條件模擬，含啟動連鎖，各個程序功能塊，啟閉順序等；②驅動試車，針對初次試車或齒輪軸更換拆裝后的試車，時間在30 min 以內，記錄慣性停車時間；③單體試車，啟動壓縮機，空載運行一段時間，進行機械試運行，建議運行約4 h；④連線試車，逐步給壓縮機加載，直到達到設計值，記錄所有測量值。

（2）試車方案和記錄：設備試車應提前依據檢修等級和內容進行編制試車方案，并在試車時做好現(xiàn)場確認和記錄。對水、電、油、氣、汽等加以確認。因對各管口法蘭，在拆裝后，需要熱緊，在試車后，也應對現(xiàn)場再次確認后進行優(yōu)化完善。

5 設備的節(jié)能降耗

節(jié)能降耗是大功率用能設備的必修科目。深冷氧單耗做到0.42°/Nm3；空壓機的運行能耗，首先要熟知其后期工藝，做好入口氣量、壓力的調整，最優(yōu)化的能耗滿足后方需求；其次依據設備運行耗能的季節(jié)差額，做好本體的節(jié)能降耗。油溫：油冷卻器和油加熱器的調整，降低能耗；疏水：壓力調控疏水，開度調整，減少壓縮氣的泄漏量；油品：齒輪傳動中，油品質量下的能耗差額，適時油溫調控；導葉：進氣導葉和增壓導葉的開度調整等。

6 結語

阿特拉斯透平空壓機在運行中會受到葉輪灰塵、濕度等多個方面的影響。在當前，對于大型透平空壓機設備的檢修并沒有統(tǒng)一的修復流程。結合銅業(yè)GT109 阿特拉斯空壓機進行系統(tǒng)剖析和切實實踐修復。秉持該檢修標準和技術控制，使得設備在運行十余年來從未出現(xiàn)過設備跳車等突發(fā)故障。對今后大型空壓機設備的維修和保養(yǎng)有著極大的參考價值和指導意義。