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大型螺桿轉子突然抱死怎么辦？

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，故障發生前累計運行7900小時。輸送能力為4722Nm3/h，轉速為7351rpm,軸功率243kW，入口流量6529m3/h。

故障發生后，調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。內操發現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軸器，進行設備盤車，無法盤動，初步判斷為軸承或轉子損壞，迅速聯系維保人員拆檢。

通過拆檢，解體檢查發現：

1.1驅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陰陽轉子嚙合密封線部位有磨損（見標注1）；陽轉子非驅動端端面磨損嚴重（見標注2）；靠近轉子兩側端部的陰陽轉子密封線配合型線磨損嚴重（見標注3）

1.4 機殼（陽轉子非驅端處）出現三處裂紋

1.5 陽轉子非驅動端調心滾子軸承（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上的銷釘已變形（見標注6）

1.6 陽轉子驅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 轉子軸裝密封處出現約1/6周長的燒痕，

1.8 轉子端面有約2/3圓周與殼體端發生磨損。

1.9 主轉子軸彎曲偏離中心2.7mm；副轉子軸彎曲偏離中心2.0mm。

2.0 主、副轉子外圓均直徑磨小約2.9mm。

2故障原因分析

綜合拆檢情況，對故障可能產生的原因進行分析如下：

2.1 結合潤滑油油質分析結果為合格，油品更換周期4000小時未到，油壓3.2bar在要求范圍內（1.8-5.5bar），且油壓設有聯鎖停機，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 根據巡檢記錄，風機入口壓力-30kPa，大于廠家要求的-45kPa值，且現場檢查入口濾網，未發現有破損情況，各項參數均顯示正常，現場巡檢時，未發生異響，排除壓縮機內進入異物導致轉子抱死。

2.3 根據風機的拆檢情況：整體來看，陰陽轉子倆端面處磨損嚴重，中心處磨損較輕；陽轉子驅動端徑向軸承保持架損壞，軸承滾柱變形、磨損并混亂排列；非驅動端軸承保持相對完好，內側止推軸承與定位盤有受力磨損痕跡，軸承外圈安裝定位環上的銷釘已變形；轉子端面有約2/3圓周與殼體端發生磨損；轉子軸裝密封處出現約1/6周長的燒痕；說明轉子在高速運轉過程中不是整體的軸向串動，而是轉子嚙合過程發生傾斜，轉子徑向方向發生位移變形。

2.3 從運行分析來看。由于壓縮機運轉中出口溫度高，壓力大，再加上轉子轉速高達7351rpm,對陰陽轉子頂間隙，端面間隙，相互嚙合間隙要求極高。轉子在運轉中，由于轉子變形，發生轉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，使得陰陽轉子嚙合間隙和端面間隙更加變小，瞬間抱軸。

綜上，聯系到驅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境，失效的原因主要有以下幾個方面：

2.4.1 陽轉子驅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。機器位于高寒環境地域，冬季寒冷時節溫度達零下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，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，不確定誘因導致瞬間軸承崩潰的幾率大增，亦會出現寒冷季節軸承少油、失油導致的軸承損傷，在非寒冷季節軸承崩潰。一般情況下，寒冷季節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，常發生在寒冷季節。

3缺陷修復

3.1 轉子軸修復，由于轉子軸彎曲，轉子外圓不規則磨損，轉子失去參考中心，且沒有完整的位置可做中心基準。我們采用冷焊工藝，補足轉子軸尺寸，以原始未磨損的部分轉子凹槽點為基準點，反復調整同圓周上四（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，直至確保轉子中心找正；固定轉子軸后，在轉子軸兩端車成基準位，以此為基準位，在轉子軸兩端完成打轉子中心孔，車、磨等，恢復轉子軸原始尺寸參數。

3.2 轉子葉外圓、葉面修復，轉子葉外圓修復，采用壓片滾焊修補工藝，根據外圓磨損輪廓，把不同厚度的壓片，剪成與轉子葉外圓磨損部位形狀完全相同的壓片，逐層滾焊，堆出與原始轉子曲面一致的滾焊層，修磨拋光即可；轉子葉面修補，先制作一個與兩轉子中心距完全一致工裝，把磨損轉子固定，以此測量轉子葉面不同部位的磨損量，根據不同部位轉子葉面磨損量，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、磨常規方法修復至合格。

4效果

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

5預防措施

為預防類似壓縮機故障的產生，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。發現趨勢狀態變差，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，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 確保空濾等備件合格，并嚴格按照求4000小時更換空濾，若環境較差，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暖氣，保證壓縮機本體的啟動溫度15度以上，防止潤滑油低溫流動性變差，導致軸承少油、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。

氣動系統常見故障與簡易診斷方法

氣動系統由如下四部分組成：

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、干燥的具有穩定壓力和足夠流量的壓縮空氣，它是氣動系統的能源裝置。

二、氣動執行元件

是把氣體的壓力能轉變成機械能，實現氣動系統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、伺服機構等信號轉換、執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。

氣動系統故障常見類別

氣動系統的常見故障，如果按照發生時間段來看，我們可以分為三類。

類：設備早期故障

主要是指設備調試階段和運轉初期（剛開始運轉的幾個月）發生的故障，引發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；

?空氣處理系統不能滿足要求，設計出現錯誤。

2、制造方面問題

?元件內孔的研磨不合要求；

?不清潔安裝，零件裝反裝錯；

?零件材質不符合要求，外購零件（如電磁鐵、密封圈等）質量差。

3、裝配方面問題

裝配時氣動元件及管道內吹洗不干凈，雜質混入造成氣動系統故障；

?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

主要是指系統在穩定運行期間突然發生的故障。

?空氣或管路中殘留雜質混入導致相對運動件卡死；

?電磁閥突然燒毀；軟管突然破裂；

?氣動三聯件中發生破損；

?突然停電造成的回路錯誤動作等。

第三類：設備晚期故障

指個別或少數元件已經達到使用壽命后發生的故障，也稱為老化故障（壽命故障）。

此類故障在參考各元件技術參數合預測發生期限的基礎上，相對容易應對處理。

氣動系統故障常用簡易診斷方法

種：傳統經驗法

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

望：執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定值，有無大的波動；潤滑油的品質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；加工產品質量有無變化等。

聞：氣缸及換向閥換向時有無異常聲音；系統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出特殊氣味等；

問：查閱氣動系統的技術檔案，詢問了解系統的工作程序、運行要求及主要技術參數；查閱產品樣本，了解每個元件的作用、結構、功能和性能；查詢檢查維護記錄，了解日常維護保養工作情況；詢問現場工作人員，了解設備運行情況，了解故障發生前的征兆及故障發生的狀況；了解曾經出現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。

經驗法操作簡單易行，但由于每個人的感覺、實際經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，推理出故障的本質原因；

第二步，從故障的本質原因，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，先查故障發生前曾調整或更換過的元件，優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，檢查系統或元件的技術參數是否符合要求。

方法二：部分停止法

暫時停止氣動系統中部分工作元件，觀察對故障現象的影響。

方法三：試探反證法

試探性改變氣動系統中部分工作條件，觀察對故障現象的影響。

方法四：比較法

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