液压气动与密封／２０ｌＯ年第７期 螺杆压缩机振动故障的分析与处理 ‘张铁新 （锦州石化公司设备研究所，辽宁锦州 １２１００１） 摘要：针对螺杆压缩机组运行过程中振动幅值高居不下的状况，分析了发生的原因，提出了解决的措施，取得了良好效果，对于类似 螺杆压缩机的日常维护有一定借鉴意义。 关键词：螺杆压缩机；齿面磨损；转子 中图分类号：ＴＨ１３８．２１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—０８１３（２０１ ｏ）０７—００１６—０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｃｒｅｗ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ＦａＢｕｒｅ ｚＨＡ ＮＧ Ｔｉｅ—ｘ Ｒ （Ｊｉｎｚｈｏｕ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ ｇｏｏｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｓｉｍｉｌａｒ ｓｃｒｅｗ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｉｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ａｇａｉｎｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｃｒｅｗ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｓｃｒｅｗ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｇｅａｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｗｅａｒ；ｒｏｔｏｒ ０ 引言 油漏人气缸和气缸内气体向外泄漏。 螺杆压缩机属容积型压缩机，其工作原理和往复 阴、阳螺杆转子在吸气端外侧均设置有同步齿轮， 式压缩机相同，它利用机腔内一对相互啮合的阴阳转 同步齿轮的速比与螺杆转子的速比相等。阴、阳螺杆转 子在机体内作回转运行，周期性地改变转子每对齿槽 子靠轴承支撑和同步齿轮厚薄片的调整来保证阴、阳 问的容积来完成吸入、压缩和排出三个过程。锦州石化 转子之间，转子外圆与气缸体之间以及转子端面与气 公司制氢装置安装有２套ＬＧ６０／１．０型可燃气螺杆压缩 缸端面之间均保持极小的间隙，工作时互不接触，不会 机组，正常生产时两套全部运行。２００９年以来，机组监 摩擦也不需要润滑。为了获得转子之间的间隙最小值， 测数据显示，振动烈度幅值持续增大，且一直高居不 减小热膨胀对间隙的影响，气缸内腔喷人适量的凝缩 下，经分析原因并采取相应措施，使问题得以解决。 油，以控制因压缩而升高的排气温度，使原本绝热过程 基本趋于等温压缩过程．并有效地提高容积效率和绝 １ ＬＧ６０／１．Ｏ型可燃气螺杆压缩机组概述 热效率，从而减少功耗及降低噪声。 １．１ 工作原理 １．２压缩机组组成和主要设备技术参数、工艺控制参数 螺杆压缩机内气体流动方向及喷凝缩油方向如图 机组主要由ＬＧ６０／１．０型可燃气螺杆压缩机、主电 ｌ所示，吸气口及排气口两者几乎成对角线，但实际进 动机、工艺气系统、冷却水系统、喷凝缩油系统、润滑油 排气方位为上进上排形式。 系统、密封系统、排污系统、控制系统等组成。其中工艺 气系统由吸气、压缩、排气系统及旁路系统组成，各系 油 统配备相应的安全保护控制系统；润滑油系统设有粗 油滤器、液压泵、精油滤器、油冷却器、油分配器；其主 要设备技术参数和工艺控制参数见表１和表２。 表１设备技术参数 图ｌ 压缩机的气体流动方向不意图 螺杆压缩机具有两个旋转转子ｆ阳转子与阴转子） 水平且平行地配置在气缸体内。支于进排气座的轴承 上。在阴、阳螺杆转子上的排气端外侧装有止推轴承， 承受由吸入和排出压力差而产生的轴向推力。在吸人 侧和排出侧的轴承与螺杆转子之间设有轴封装置，在 表２工艺控制参数 轴封装置靠近螺杆转子端充人氮气以防止轴承的润滑 收稿日期：２０１Ｏ一０４—０６ 作者简介：张铁新（１９６８－），男，毕业于抚顺石油学院化机专业。 １６ Ｈｖｄｒａｕｌｉｃｓ Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ＆ＳｅＭｓ／Ｎｏ．７．２Ｏｌ０ ２振动故障特征、原因分析及解决措施 ２．１振动故障特征 制氢车间这两套螺杆压缩机组（机组一和机组二） 一Ｌｌｎ ４０ ．阴阳转孑 啮合频率 直平稳运行，上一次的解体检修要追溯到几年前，进 入２００９年以来，机组振动烈度幅值稳中有升．一直居 居高不下，近期来还有加剧的趋势，状态监测人员也对 其加大了监测力度．振动烈度幅值见表３和表４，振动 频谱图见图２和图３。 表３机组一振动烈度列表 单位：ｍｍ／ｓ（ＲＭＳ） ＼位置 压缩机排气１３侧压缩机进气口侧 日期 ＼水平 垂直 水平 垂直 ２０ｏ９—１２－１７ ｌＯ．７７ ６．５３ １７．９９ ｌ５．５１ ２０ｏ９－１Ｏ＿２７ ｌ０．９８ 重９５ ｌ８．Ｏ６ ｌ４．８１ ２００ ０９ ３ ｌｎ ２７ ５．９４ １８．８３ ｌ３．８８ ２ｏｏ ０８吨５ １３．２３ ８．５８ ２８．２７ ２０．１０ ２ＯＯ９－０６—２３ １４．９０ ８．弱 ２１．２６ ｌ９．０２ ２００９—０５—２３ ｌ２．７ｌ ７．５９ ２０．３５ １７．６５ ２００９－０４－２１ ８．６４ ６．９１ １９．６８ ｌ６．８８ ２０ｏ９＿Ｏ２—２６ ８．７０ ７．３７ １８．７８ １４．７６ ２０ｏ９—０１＿（）４ ７．４３ ４．８６ １５．２３ ｌ１．９６ 表４机组二振动烈度列表 单位：ｍｍ／ｓ（ＲＭＳ） ２０ｌ １—６ ８．９０ ５．６２ ２２．８５ ５．７９ ２０Ｏ９一ｌ１—６ ９．３３ ４．６３ ２０．６６ ４．０６ ２０Ｏ９喝一２５ ８．５ｌ ４．４７ １９．４２ ８．０２ ２０Ｏ９喝一１１ ８．６６ ５．５４ ２２．５１ ｌ１．４８ ２０Ｏ９—７—２８ １Ｏ．３６ ５．１４ ２２．８４ ｌ１．３８ ２０Ｏ９— ６—２３ １Ｏ．１４ ４．Ｏ３ ２Ｏ．９７ ８．９３ ２ｏＯ９＿５＿１７ １４．８６ ８．１１ ２ ２１ ｌ６．５９ ２０Ｏ９—４—２１ ｌ１．６２ ８．８６ １７．８７ ｌ１．０２ ２０Ｏ９啊争２６ １Ｏ．７Ｏ ９．１Ｏ １７．７５ １１．７７ Ｌｉｎ ４０ 阴阳转于 ：啮合频率 啮合频率 谐频 Ｉ 啮合频率 谐频 ０ ｊ…一． ２００９－８－２５ １５：５０：１ １．９２９ ＰＭ Ｌｉｎ Ｙ：２９ ７ｌ１９ 图２机组一振动频谱图 ０ …．ｑ ４ ． Ｏ ２００ ４００ ６００ ８００ ｌ０ｏＯ Ｈｚ ２０ｌｏ＿ｌ＿＿６ １４：４２：０９ ＰＭ Ｌｉｎ Ｙ：３０．１０７１ 图３机组二搌动频谱图 ２．２原因分析及解决措施 从２．１振动故障特征分析可知，振动烈度幅值有明 显加剧的趋势，并长期居高不下。频谱图中主要由转子 的啮合频率及其谐频组成，转子转速频率几乎看不见。 考虑机组已经连续运行１Ｏ多年，且介质成分较为复杂 等实际情况，诊断为阴阳转子螺杆齿面磨损严重。导致 啮合过程不再平稳，有冲击。经多方协商，考虑生产的 需要，决定先对机组一进行停机解体，更换转子系统， 视检修后的效果再制定机组二的检修方案。 ２０１０年１月１３日，机组一检修后开车运行，振动 监测表明振幅明显下降。检修效果明显。达到预期目 标；随后对机组二也进行了相似的检修，并于２０１０年２ 月８日开车运行，振动监测表明，效果明显。检修前后 的数据对比见表５、表６和图４、图５。 表５检修前后机组一振动烈度对比 单位：ｍｍ／￥（ＲＭＳ） ＼位置 压缩机｛ｊ｝气口侧压缩机进气口侧 Ｅｌ期＼ 水平 垂直 水平 垂直 ２Ｏ１０—０１－１３ ７．３５ ４．２８ ｌＱ ６０ ６．８ｌ ２ＯＯ９—１ ２－１７ １Ｑ ７７ ６．５３ １７．９９ １５．５ｌ 表６检修前后机组二振动烈度对比 单位：ｍｌ ｓ（ＲＭＳ） ＼位置压缩 『 ｝气口儇０压缩 ｌ进气口倾０ 日期＼水平垂直水平垂直 ２Ｏ１Ｏ一２—８ ＆２７ ８７ ７．４０ ３７ ２Ｏ１ 卜６ ８．９Ｏ 矗６２ ２２ ８５ ＆７９ ２．２检修效果分析 （１）机组一振动烈度最大值从１７．９９ｍｍ／ｓ降至 １０．６０ｍｍ／ｓ．机组二振动烈度最大值从２２．８５ｍｍ／ｓ降至 ７．４０ｍｍ／ｓ（有效值）。 （２）机组一啮合频率幅值从２９．７ １１９ｍｍ／ｓ降至 １７ 液压气动与密封／２０ｌ０年第７期 １２．９０８ ５ｍｍ／ｓ。机组二啮合频率幅值从３０．１０７ １ｍｍ／ｓ降 至６．９０５ ５２ｍｍ／ｓ（峰值）。 Ｉ ａ更换全套转子，效』 相当明ｊ ！ Ｉ阴阳转』： 啮合频宰 啮合频率 谐频 』 ．１ＪＩＩ ．Ｉ．＿Ｉ．｝Ｉ ．．．Ｉ．１ １． ． 啮合频率 谐频 ＩＸ：２００ Ｈｚ 叭 舯Ｍ ““ Ｉ．－．．．．｝ ， 图５机组二振动频谱图对比 ｉ总体来说，检修效果明显，达到预期目的，为今后 －更新整套轴系，扦 ＝运行效 不错！ 类似机组的检修积累了宝贵的经验。 ３结束语 螺杆压缩机零件少，结构紧凑，运行平稳、可靠，使 用寿命长，维护管理简单，没有需要频繁更换的易损 Ｉ “ ． ．．． ｝ 。 。 件，只需作些简单维护、保养即能满足机组正常运行。 ０ ２００ ４００ ６００ ８００ ｌ０００ ｘ：２００比 ２０ １Ｌ 此次检修积累了大量的经验，进一步提高了公司的设 －１３１４：４０：１８ＰＭ Ｙ：ｌ２．９ｏ８５备维护水平。 图４机组一振动频谱图对比 参 考 文 献 【ｌ】 肖军．谈空气压缩机的使用和维护【Ｊ］．液压气动与密封，２０１０ 。阴阳转了 ‘啮合频率 （５）：２３—３０． 检 ［２］高海洋．压缩空气驱动汽车的全过程能效分析［Ｊ］．液压气动与 修 密封，２００９（１）：２３—３０． 前 【３】陆元章．现代机械设备设计手册［Ｍ】．北京：机械工业出版社， １９９６ ｆ 一Ｉ 口 ．． Ｌｍ ・—・●一－—－＋一一—－＋一－＋一—卜一＋ 一＋一＋ 增压缸密封材质的选择 密封材质的好坏直接影响气液增压设备的运行状况，好的密封材料可以延长增压缸运行时间，减少 泄漏，降低污染。 目前，常用的材质是合成橡胶和合成树脂。合成橡胶品种繁多，广泛应用的是丁腈橡胶和聚氨酯橡 胶。 丁腈橡胶具有良好的耐油性、耐热性、耐寒性、耐压性和耐水性，并且有适宜的耐磨性，通常的使用温 度大致为：－４０一＋１２０。Ｃ，易于用金属模压成任意形状的液压密封件，因此，丁腈橡胶最适宜于制作工作压力 不大于３２ＭＰａ气液增压缸用液压密封件。 聚氨酯橡胶抗拉强度高，具有优良的耐油性、耐热性、耐寒性、耐压性和耐磨性，通常的使用温度为一 ４０￣－＋８０。Ｃ，聚氨酯橡胶的常温密封性能比丁腈橡胶优越．它特别适宜于制作中压、高压及超高压气液增 压缸用液压密封件。 １８
