压缩机使用过程中出现问题的缘由分析

国内化工装置PTA输送系统应用较广泛的技术是采用罗茨风机进行粉末输送，洛阳石化200 kt/ a和180 kt/ a两套聚酯装置均采用了德国进口螺杆压缩机进行PTA输送。因为螺杆压缩机既有和往复压缩机类似的单级压比大、排量受背压影响小、排量和排压基本不受气体分子量的影响等特点，又具有离心压缩机气流脉动小、易损件少、无不平衡质量力（矩）、对带有颗粒的气体和污垢不敏感，还有压缩比范围比较广等特点。

螺杆压缩机近些年来在我单位应用非常广，不仅在压缩空气站及制冷系统中得到广泛应用并成为主要机型，而且已将其应用于炼油化工装置中，如气柜用瓦斯气回收压缩机及PSA装置的原料气及解吸气压缩机等。螺杆机的型线已经发展到第3代（阴阳转子齿数比为6 5） ，齿曲线中不再有点、直线、椭圆、抛物线等曲线。转子齿面由线密封改进成带密封，显著提高了密封效果，并有利于形成润滑油膜和减少齿面磨损。同时还改变了用同步齿轮对转子间隙进行调整与控制的方法，而采用高精度的4点轴承精确调整和控制压缩机转子啮合间隙及转子与壳体之间间隙，极大地提高了维护与检修的效率。

在聚酯装置开工初期，型号为G26S的螺杆压缩机故障频繁发生，使整个输送系统不能正常运行，而不得不利用装置尾气进行粉末输送，后经过技术改造，该型压缩机实现了平稳运行，经20 000 h运行后于近期对其例行解体检查，各部件状况良好，运行状况达到了预期目的。

2 G26S型螺杆压缩机主要组成及工艺流程2 1主要组成G26S型螺杆压缩机是一台由Y型防爆电机驱动的无油润滑压缩机。主从动转子分别以4点轴承精确定位，通过后端高精度同步齿轮传递运动；阳转子为4齿，阴转子为6齿，阳转子通过一对增速齿轮与电机相联；电机与压缩机均安装在柔性支座上，通过弹性柱销联轴器相联；与大齿轮直联的轴头油泵负责向各润滑点供油；为了保证机组操作及运行的安全，防止事故的发生，设计有包括起动联锁条件，运行安全保护，自动停机保护，联锁控制在内的安全保护系统；另外压缩机还配有隔音箱、空冷风机、就地操作面板等辅助系统。

2 2 PTA输送系统工艺流程简介PTA粉末的化学特性决定了输送时必须采用性能稳定的气体如N 2等，为了节约能源，气体需要重复利用。

3问题分析与技术改进3 1转子端面与壳体磨损G26S型压缩机在运行初期出现了在出口端阴阳转子端面与壳体磨损的严重故障，分析其主要原因可归结为：（ 1）冷却效果不好，转子温度升高过快，当冷却风机出现故障或者入口压力增加，导致压缩机排气温度升高，转子温度升高后由于热膨胀使其与壳体端面间隙变小；（ 2）压缩机阴阳转子刚度小，当压缩机操作参数波动，如压缩机入口压力升高或降低，压缩机出口压力升高，都会造成出口压力压差过大引起阴阳转子的变形，使得阴阳转子再现摩擦磨损；（ 3）端面间隙小，制造厂家为提高效率在确定阴阳转子与壳体端面间隙时，所留裕量太小；（ 4） 4点轴承出现磨损或损坏，使转子在运行时产生轴向偏移。

经过对冷却风机运行状况和入口压力的监控，以及对排气温度与机体温度的测量，其各项参数均在正常范围之内，不会出现转子温度升高过快的问题；阴阳转子材质为2Cr13锻钢，从转子与壳体咬合仅发生在出口端面，其它部位完好无损的情况分析，阴阳转子刚度能满足使用要求；经解体测量，4点轴承各部尺寸正常，没有磨损或损坏痕迹；而转子端面与壳体间隙仅为0 03 0 04 mm.对转子与壳体在工作情况下膨胀量的初步估算后证明，出口处端面间隙过小是转子与壳体严重磨损的主要原因。

处理方法：（ 1）对转子及壳体磨损部位按照原尺寸进行激光熔覆处理；（ 2）对转子与壳体在工作情况下膨胀量进一步计算，并与其它类似工况下螺杆机出口端面间隙的相互比较分析，确定了转子与壳体在出口端的轴向间隙为0 08 0 10 mm.在安装时通过4点轴承处调整垫片把该间隙调整至合适值。

3 2流量达不到设计参数经修复安装后的压缩机投用后又出现了流量达不到设计参数的问题，表现为出口风量仅为15 Nm 3 / min，压力仅为0 22 MPa （绝对） ，开1台风机时PTA粉末到达不了日料仓，而且输送时管道内容易发生堵塞现象，满足不了生产要求。根据压缩机目前工作电流不足200 A的运行情况，由轴功率计算公式N = 3 UIcos式中U电机电压I运行电流cos功率因数其中U= 380 V， I= 200 A， cos = 0 86计算得实际轴功率N轴= 113 kW.

与额定功率比较，轴功率有15%以上裕量。

为使该压缩机尽快投入正常使用，在满足齿轮强度与电机轴功率要求的情况下，决定采用增加传动比来提高输送风量的方法。

按照原渐开线圆柱斜齿轮设计，利用输送风量与转速近似成正比的关系，要使输送风量达到20 m 3 / min，改造后转子与原转速比为r = q 2 q 1式中q 1？ ？？改造前输送风量q 2改造后输送风量计算得： r = 1 33旧增速齿轮传动比i 1 = n 1 / n 2式中n 1大齿轮齿数n 2小齿轮齿数n 1 = 141， n 2 = 31，计算得： i 1 = 4 55；则新齿轮传动比应为： i 2 = i 1 r = 6 05.新旧齿轮中心距不变为a = 265 mm.新齿轮模数m = （ 0 01 0 02） a = 2 65 5 3，由于载荷平稳，无振动与冲击，取较小值圆整得： m = 3.z 2 cos = 2a m + mi 2式中z 2改造后小齿轮齿数分度圆螺旋角计算得： z 2 = 25 06cos ，取80，则z 2 = 23 5 24 8，圆整得z 2 = 24.

z 1 = i 2 z 2式中z 1改造后大齿轮齿数，计算得： z 1 = 145 24，圆整得z 1 = 146.

根据已计算数据和齿轮工况条件要求，我们委托某专业齿轮厂制作出配套增速齿轮；改造后实际传动比i = 146/ 24 = 6 08 > 6 05，可以满足要求。新制作的增速齿轮投用后，风机输送风量达到20 Nm 3 / min，出口压力为0 3 MPa，电机*大电流215 A，输送能力不足的问题得到了解决。

3 3控制系统问题风机运行后由于控制系统上存在缺陷，使风机出口压力难以稳定，影响了PTA输送系统的正常进行，分析其原因如下：（ 1）风机入口压力取压点位置不合理，造成入口压力不能真实反映，使出口压力不稳定；（ 2）氮气补充调节阀和系统放空调节阀控制不合理，使出口压力不稳定；（ 3）风机旁路阀为两位式气动蝶阀，在启动时易造成出口压力波动。

针对以上问题，为了确保风机正常投用，防止聚酯装置意外降量或停工，对风机控制系统进行了改造：（ 1）将风机入口压力取压点移至入口过滤器之后，确保入口压力值的真实反映；（ 2）将氮气补充调节阀和系统放空调节阀控制方式由原来分程控制改为单回路控制，并且重新设定控制参数；（ 3）将旁路阀由原来的两位式控制改为4 20 mA电流控制，使风机缓慢升压，既保护风机又维持了系统压力。

4结论通过技术改造，该型螺杆压缩机由不能投用到实现长周期平稳运行，结束了用装置尾气进行PTA粉末输送的局面，在节能降耗、环保治污方面发挥了极大作用。其实际运行的良好效果给同类问题的解决提供了有益的借鉴经验。