【壓縮機網】1、背景介紹
延長中煤榆林能源化工有限公司聚烯烴中心聚丙烯裝置的丙烯回收單元，由美國MTR公司生產設計、生產，其主機為日本前川公司生產的G252OLMC—MBM型雙級串聯雙螺桿壓縮機。該機組于2015年4月正式啟用，運行狀態一直不穩定，多次敬請國外專家來現場處理問題，一直沒有徹底解決問題。帶病運行至2015年12月19日，該壓縮機只運行了約4000小時，先后發生了滑閥液壓控制系統外接輸油撕斷、運行中主機突然抱死等嚴重事故，回收單元被迫停止。2016年元月，公司決定嘗試由本公司工程技術人員與行業專家劉安才聯合修復的方法，2016年2月開始拆解修理，同年4月修復運行，正常運行至2017年元月，壓縮機系統主機再次發生了震動嚴重超標停機事故。本公司工程技術人員再次聯合行業專家劉安才拆解分析、總結，自行設計、制作、更換了全部國產化零部件，2017年4月修復投入運行，機器穩定運行至今已過萬小時，仍在正常工作之中。
2、壓縮機主機簡介
2.1 壓縮機主機參數
2.2 主機構成
主機部分主要包括機械密封；一、二級螺桿止推軸承；一、二級陰陽螺桿支撐軸瓦；一、二級陰陽螺桿；一、二級前軸承支撐架；一、二級螺桿支撐架；一、二級后端支撐軸承；一、二級后軸承支撐架；主螺桿傳動軸連接系統等組成。
2.3 主機設計特點
該主機最顯著的設計特點表現為：結構上采用了兩級主機串聯布置、主螺桿軸內齒插接動力傳動模式，整機中心低，有利于降低震動；兩主機匹配采用了“雙級雙滑閥容積聯動匹配、恒壓輸出調節”模式，即在輸出壓力設定恒定的條件下，二級壓縮機通過滑閥滑動改變容積來追蹤排氣輸出壓力，保持恒壓輸出，而一級壓縮機通過二級輸入壓力控制滑閥滑動，改變壓縮機容積，達到雙級進排氣匹配平衡效果，有效地穩固了螺桿的動態定位。
3、第一次故障壓縮機零部件損壞情況
3.1 故障發生
2015年12月19日，壓縮機正常工作中，系統連鎖保護裝置觸發緊急停機，盤車檢查機器抱死。拆開一級排氣端，發現螺桿端與端蓋間隙消失，摩擦燒結粘死，進一步拆解，多零部件損壞。
3.2 機械密封損壞
機封石墨骨架因螺桿竄動量超過了其伸縮量程而擠破，失去密封作用。
3.3 推力軸承報廢
推力軸承失去止推作用是其他機件損壞的根源，而推力軸承失去止推作用的成因是供油不足造成的磨損所致。按照壓縮機維修常規經驗，整機八組推力軸承做報廢處理。
3.4 主螺桿軸軸承安裝位磨損
拆下主軸推力軸承，軸承轉動自如，軸承內圈直徑比主軸軸承安裝位直徑大0.09mm，顯然軸承內圈隨軸轉動，不合常規。有可能：該機出廠前，主軸推力軸承位加工存在問題。
3.5 支撐軸承磨損
可能由于失油導致軸與支撐軸承不能有油膜懸浮支撐保護，直接摩擦；也可能潤滑油中含有超量雜質，導致八組支撐軸承損壞。從磨損痕跡判斷，兩者兼有。
3.6 一級壓縮機兩螺桿嚴重損傷
由于推力軸承失效，螺桿失去定位，導致兩螺桿縱向互磨、軸向與端蓋互磨，螺桿磨短了1.7mm，螺桿嚙合面劃痕密布。
3.7 二級壓縮機螺桿損傷
由于一級推力軸承失效，一級螺桿軸與端蓋互磨產生鐵削進入二級螺桿，導致兩螺桿磨傷。
3.8 一級螺桿殼體內腔磨損嚴重
由于一級推力軸承失效，一級螺桿軸與端蓋互磨產生鐵削進入螺桿腔，連鎖反應損傷。成片磨痕面積達1700余平方厘米，磨痕深大1.5毫米。
3.9 一級滑閥與導軌磨擦發熱變色
滑閥錯誤的頻繁滑動、失油導致滑閥與導軌互磨發熱，導軌底面磨低了0.4毫米。
3.10. 一級壓縮機排氣端端蓋嚴重磨損
一級壓縮機排氣端端蓋，因推力軸承失效，導致螺桿與端蓋互磨，端蓋磨深達0.9毫米。
3.11 其他問題
3.11.1 一級壓縮機滑閥活塞密封相比較二級滑閥活塞密封，沒有安裝冒型密封，但密封o圈高出活塞外圓面0.5mm，密封作用存在，耐磨效果要遠低于同機二級活塞，估計是原機器裝配漏項；
3.11.2 一級壓縮機滑閥與活塞缸連接軸密封o圈破裂，導致滑閥調節難以穩定定位；
3.11.3 一級壓縮機進氣端的過渡段端蓋孔與滑閥能量指示引出軸不同心，導致過渡段端蓋與進氣端螺桿端蓋定位銷安裝連接后，滑閥滑動憋勁，滑動困難；
3.11.4 一級壓縮機能量引出軸封o圈磨破。
4、零部件修復與國產化
系統來自美國MTR公司，而壓縮機為日本前川公司制造，國內沒有同類生產廠商，如果更換原裝零部件，不僅價格昂貴（主機中不含螺桿的整套零部件價格竟超過主機價格的15%）、采購周期漫長（款到后三個月），而且采購條件苛刻、附加限制條款繁多，商務操作難度很大，無法滿足實際生產的緊迫需要。因此，自行修復損傷部件或自行設計加工代用件、恢復整機性能，就成了必然的選擇。
4.1 損壞件修復方法
4.1.1 螺桿與進氣端蓋的修復
修復螺桿與進氣端蓋的工藝路線如下：
a.取樣化驗確定材質；
b.無損探傷確定裂紋部位需要剔除的尺寸；
c.剔除裂紋部位；
d.激光熔敷恢復損傷部位；
e.無損探傷檢查熔敷質量；
F.去除應力；
J.按照未受損部位尺寸、型線設置加工參數，采用專用加工中心加工復原；
H.檢查兩螺桿的嚙合度、動平衡螺桿。
4.1.2 支撐軸瓦修復
修復支撐軸瓦的步驟如下：
a.取樣化驗確定材質；
b.測繪軸瓦；
c.在仿制基礎上，加大軸瓦進油孔以增加進油量；加寬軸瓦保油邊以提高油膜支撐力。
4.1.3 機械密封仿制
仿制機械密封的過程如下：
a.取樣化驗確定材質；
b.測繪原裝機械密封；
c.使用與原機械密封相同的材料，按照國產同類型機械密封標準確定參數；
d.測繪設計圖紙；
e.按照設計圖紙、工藝文件和相關標準加工生產。
4.1.4 一級壓縮機機身內孔修復
a.冷焊貼焊；
b.鏜床粗加工；
c.珩磨機珩磨到尺寸。
4.1.5 更換整機全部密封o圈
5、修復運行
2016年4月，修復機器回裝首次運行，存在一級滑閥載位指示始終在30%—90%之間往復變化，滑閥同步位移問題，滑動頻率在15次/min—17次/min之間，導致滑閥控制進油管隨之同頻率震動，振幅在4mm左右，除此問題外，機器其他工作正常。
分析認為是如下因素所致：a、電控制系統給定了一個錯誤控制信號；b、三位四通控制閥漏油；c、活塞密封漏油；d、活塞軸封漏油。
為此，檢測電控制系統，未發現錯誤信號；檢查試驗三維四通控制閥，未發現泄露；拆卸一級壓縮機滑閥活塞，改單o圈密封為雙o圈密封，以克服活塞可能的密封漏油問題。
經過以上檢測、改造，滑閥載位穩定性問題仍未解決，無奈再次拆解整機，發現活塞軸封o圈撕裂了一個直徑約1mm的不規則裂口。分析該裂口成因為裝配中硬傷，更換該o圈后，機器恢復正常。
6、修復機器運行事故
2016年4月修復機器投入運行，2017年1月下旬，該壓縮螺桿壓縮機，發生了運行聲音異常、二級副螺桿軸位移值超限問題、機器震動值超標等問題，設備控制管理人員主動停車。
6.1 拆解檢查發現如下問題
a.二級止推軸承滾珠磨損
b.一級止推軸承滾珠磨損
c.一級軸承外圈磨損
d.軸瓦磨損
6.2 問題成因判斷
6.2.1 二級推力軸承滾珠破裂是軸承夾渣導致，夾渣性質、來源不明，邏輯推理可能是前置氣體過濾失效，管道焊接遺留金屬削渣進入造成。
6.2.2 一級止推軸承滾珠磨損、劃痕。邏輯推理，劃痕肯定是軸承夾渣所致，而在未失油條件下的磨損，是潤滑油含塵量嚴重超標導致。
6.2.3 軸瓦磨損。在保證供油充分足壓的條件下，軸瓦磨損報廢，夾渣因素存在，但從磨損痕跡判斷，潤滑油含塵量嚴重超標是重要因素。
7、問題解決
7.1 解決潤滑油含塵超標問題
潤滑油中的有損軸承、軸瓦特定塵埃，無疑是來源于特定輸入介質，而介質中的該塵埃濾除方法改進需要一個過程，快捷便利的解決方法是短周期更換潤滑油。由于該機所使用的潤滑油一直為原機供應商提供，潤滑油標定使用壽命長、價格昂貴，潤滑油里特定有害塵埃是機器長期運行積累的結果，這就造成了潤滑油標定使用壽命尚未到期而潤滑油含塵量積累到損害機器零部件至機器停機的程度，選用與機器工況要求匹配的經濟型潤滑油是一個待解決的課題。
7.2 更換已經國產經濟化的損壞零配件
7.3 修正潤滑油更換周期要求，由原1.3萬小時更換周期，修正為5—7千小時更換周期。
8、效果
以上措施的采取，該機到目前，已穩定運行1萬小時，各項運行參數正常；相對于更換國外進口該機零部件，修復周期縮短70天以上，節省費用60萬元以上。
9、小結
9.1 系統配備有完善的各分系統保護裝置，第一次機器事故，保護系統未起到應有保護作用，說明整機保護系統調試存在問題或缺陷。
9.2 進口設備零部件國產化，對保障機器恢復的及時有效性及降低維修成本具有顯著作用；
9.3 嚴格執行設備使用標準不可忽視。潤滑油含塵量嚴重超標，在一般設備中，不是十分嚴重的問題，但在該機器中，可導致軸承、軸瓦報廢甚至導致整機崩潰性損壞。
9.4 進口設備系統也存在具體工況適應性問題。比如本機，顯然前置過濾系統濾塵容納量太小、設備啟動氮氣預工作系統，沒有設計特寒冷季節氮氣預熱功能，僅憑30余度的潤滑油熱量，在氮氣充分量、零下近30度的循環條件下，不足于改變壓縮機內溫度，可能產生潤滑油流動性變差甚至失油問題。
9.5 我國制造水平日新月異進步，一般進口設備的零部件，完全可以國產化制造。國產化的零部件，在工況適應性、經濟性、穩定耐久性方面，只要科學精算，嚴格工藝，完全可以媲美甚至超過進口原裝產品。堅持科學論證，勇于嘗試，國外設置的若干禁區，進入后也是康莊大道。
作者介紹
劉飛，大學文化、工程師，陜西延長中煤榆林能源化工有限公司聚烯烴中心專業主管、設備主任。
【壓縮機網】1、背景介紹
延長中煤榆林能源化工有限公司聚烯烴中心聚丙烯裝置的丙烯回收單元，由美國MTR公司生產設計、生產，其主機為日本前川公司生產的G252OLMC—MBM型雙級串聯雙螺桿壓縮機。該機組于2015年4月正式啟用，運行狀態一直不穩定，多次敬請國外專家來現場處理問題，一直沒有徹底解決問題。帶病運行至2015年12月19日，該壓縮機只運行了約4000小時，先后發生了滑閥液壓控制系統外接輸油撕斷、運行中主機突然抱死等嚴重事故，回收單元被迫停止。2016年元月，公司決定嘗試由本公司工程技術人員與行業專家劉安才聯合修復的方法，2016年2月開始拆解修理，同年4月修復運行，正常運行至2017年元月，壓縮機系統主機再次發生了震動嚴重超標停機事故。本公司工程技術人員再次聯合行業專家劉安才拆解分析、總結，自行設計、制作、更換了全部國產化零部件，2017年4月修復投入運行，機器穩定運行至今已過萬小時，仍在正常工作之中。
2、壓縮機主機簡介
2.1 壓縮機主機參數
2.2 主機構成
主機部分主要包括機械密封；一、二級螺桿止推軸承；一、二級陰陽螺桿支撐軸瓦；一、二級陰陽螺桿；一、二級前軸承支撐架；一、二級螺桿支撐架；一、二級后端支撐軸承；一、二級后軸承支撐架；主螺桿傳動軸連接系統等組成。
2.3 主機設計特點
該主機最顯著的設計特點表現為：結構上采用了兩級主機串聯布置、主螺桿軸內齒插接動力傳動模式，整機中心低，有利于降低震動；兩主機匹配采用了“雙級雙滑閥容積聯動匹配、恒壓輸出調節”模式，即在輸出壓力設定恒定的條件下，二級壓縮機通過滑閥滑動改變容積來追蹤排氣輸出壓力，保持恒壓輸出，而一級壓縮機通過二級輸入壓力控制滑閥滑動，改變壓縮機容積，達到雙級進排氣匹配平衡效果，有效地穩固了螺桿的動態定位。
3、第一次故障壓縮機零部件損壞情況
3.1 故障發生
2015年12月19日，壓縮機正常工作中，系統連鎖保護裝置觸發緊急停機，盤車檢查機器抱死。拆開一級排氣端，發現螺桿端與端蓋間隙消失，摩擦燒結粘死，進一步拆解，多零部件損壞。
3.2 機械密封損壞
機封石墨骨架因螺桿竄動量超過了其伸縮量程而擠破，失去密封作用。
3.3 推力軸承報廢
推力軸承失去止推作用是其他機件損壞的根源，而推力軸承失去止推作用的成因是供油不足造成的磨損所致。按照壓縮機維修常規經驗，整機八組推力軸承做報廢處理。
3.4 主螺桿軸軸承安裝位磨損
拆下主軸推力軸承，軸承轉動自如，軸承內圈直徑比主軸軸承安裝位直徑大0.09mm，顯然軸承內圈隨軸轉動，不合常規。有可能：該機出廠前，主軸推力軸承位加工存在問題。
3.5 支撐軸承磨損
可能由于失油導致軸與支撐軸承不能有油膜懸浮支撐保護，直接摩擦；也可能潤滑油中含有超量雜質，導致八組支撐軸承損壞。從磨損痕跡判斷，兩者兼有。
3.6 一級壓縮機兩螺桿嚴重損傷
由于推力軸承失效，螺桿失去定位，導致兩螺桿縱向互磨、軸向與端蓋互磨，螺桿磨短了1.7mm，螺桿嚙合面劃痕密布。
3.7 二級壓縮機螺桿損傷
由于一級推力軸承失效，一級螺桿軸與端蓋互磨產生鐵削進入二級螺桿，導致兩螺桿磨傷。
3.8 一級螺桿殼體內腔磨損嚴重
由于一級推力軸承失效，一級螺桿軸與端蓋互磨產生鐵削進入螺桿腔，連鎖反應損傷。成片磨痕面積達1700余平方厘米，磨痕深大1.5毫米。
3.9 一級滑閥與導軌磨擦發熱變色
滑閥錯誤的頻繁滑動、失油導致滑閥與導軌互磨發熱，導軌底面磨低了0.4毫米。
3.10. 一級壓縮機排氣端端蓋嚴重磨損
一級壓縮機排氣端端蓋，因推力軸承失效，導致螺桿與端蓋互磨，端蓋磨深達0.9毫米。
3.11 其他問題
3.11.1 一級壓縮機滑閥活塞密封相比較二級滑閥活塞密封，沒有安裝冒型密封，但密封o圈高出活塞外圓面0.5mm，密封作用存在，耐磨效果要遠低于同機二級活塞，估計是原機器裝配漏項；
3.11.2 一級壓縮機滑閥與活塞缸連接軸密封o圈破裂，導致滑閥調節難以穩定定位；
3.11.3 一級壓縮機進氣端的過渡段端蓋孔與滑閥能量指示引出軸不同心，導致過渡段端蓋與進氣端螺桿端蓋定位銷安裝連接后，滑閥滑動憋勁，滑動困難；
3.11.4 一級壓縮機能量引出軸封o圈磨破。
4、零部件修復與國產化
系統來自美國MTR公司，而壓縮機為日本前川公司制造，國內沒有同類生產廠商，如果更換原裝零部件，不僅價格昂貴（主機中不含螺桿的整套零部件價格竟超過主機價格的15%）、采購周期漫長（款到后三個月），而且采購條件苛刻、附加限制條款繁多，商務操作難度很大，無法滿足實際生產的緊迫需要。因此，自行修復損傷部件或自行設計加工代用件、恢復整機性能，就成了必然的選擇。
4.1 損壞件修復方法
4.1.1 螺桿與進氣端蓋的修復
修復螺桿與進氣端蓋的工藝路線如下：
a.取樣化驗確定材質；
b.無損探傷確定裂紋部位需要剔除的尺寸；
c.剔除裂紋部位；
d.激光熔敷恢復損傷部位；
e.無損探傷檢查熔敷質量；
F.去除應力；
J.按照未受損部位尺寸、型線設置加工參數，采用專用加工中心加工復原；
H.檢查兩螺桿的嚙合度、動平衡螺桿。
4.1.2 支撐軸瓦修復
修復支撐軸瓦的步驟如下：
a.取樣化驗確定材質；
b.測繪軸瓦；
c.在仿制基礎上，加大軸瓦進油孔以增加進油量；加寬軸瓦保油邊以提高油膜支撐力。
4.1.3 機械密封仿制
仿制機械密封的過程如下：
a.取樣化驗確定材質；
b.測繪原裝機械密封；
c.使用與原機械密封相同的材料，按照國產同類型機械密封標準確定參數；
d.測繪設計圖紙；
e.按照設計圖紙、工藝文件和相關標準加工生產。
4.1.4 一級壓縮機機身內孔修復
a.冷焊貼焊；
b.鏜床粗加工；
c.珩磨機珩磨到尺寸。
4.1.5 更換整機全部密封o圈
5、修復運行
2016年4月，修復機器回裝首次運行，存在一級滑閥載位指示始終在30%—90%之間往復變化，滑閥同步位移問題，滑動頻率在15次/min—17次/min之間，導致滑閥控制進油管隨之同頻率震動，振幅在4mm左右，除此問題外，機器其他工作正常。
分析認為是如下因素所致：a、電控制系統給定了一個錯誤控制信號；b、三位四通控制閥漏油；c、活塞密封漏油；d、活塞軸封漏油。
為此，檢測電控制系統，未發現錯誤信號；檢查試驗三維四通控制閥，未發現泄露；拆卸一級壓縮機滑閥活塞，改單o圈密封為雙o圈密封，以克服活塞可能的密封漏油問題。
經過以上檢測、改造，滑閥載位穩定性問題仍未解決，無奈再次拆解整機，發現活塞軸封o圈撕裂了一個直徑約1mm的不規則裂口。分析該裂口成因為裝配中硬傷，更換該o圈后，機器恢復正常。
6、修復機器運行事故
2016年4月修復機器投入運行，2017年1月下旬，該壓縮螺桿壓縮機，發生了運行聲音異常、二級副螺桿軸位移值超限問題、機器震動值超標等問題，設備控制管理人員主動停車。
6.1 拆解檢查發現如下問題
a.二級止推軸承滾珠磨損
b.一級止推軸承滾珠磨損
c.一級軸承外圈磨損
d.軸瓦磨損
6.2 問題成因判斷
6.2.1 二級推力軸承滾珠破裂是軸承夾渣導致，夾渣性質、來源不明，邏輯推理可能是前置氣體過濾失效，管道焊接遺留金屬削渣進入造成。
6.2.2 一級止推軸承滾珠磨損、劃痕。邏輯推理，劃痕肯定是軸承夾渣所致，而在未失油條件下的磨損，是潤滑油含塵量嚴重超標導致。
6.2.3 軸瓦磨損。在保證供油充分足壓的條件下，軸瓦磨損報廢，夾渣因素存在，但從磨損痕跡判斷，潤滑油含塵量嚴重超標是重要因素。
7、問題解決
7.1 解決潤滑油含塵超標問題
潤滑油中的有損軸承、軸瓦特定塵埃，無疑是來源于特定輸入介質，而介質中的該塵埃濾除方法改進需要一個過程，快捷便利的解決方法是短周期更換潤滑油。由于該機所使用的潤滑油一直為原機供應商提供，潤滑油標定使用壽命長、價格昂貴，潤滑油里特定有害塵埃是機器長期運行積累的結果，這就造成了潤滑油標定使用壽命尚未到期而潤滑油含塵量積累到損害機器零部件至機器停機的程度，選用與機器工況要求匹配的經濟型潤滑油是一個待解決的課題。
7.2 更換已經國產經濟化的損壞零配件
7.3 修正潤滑油更換周期要求，由原1.3萬小時更換周期，修正為5—7千小時更換周期。
8、效果
以上措施的采取，該機到目前，已穩定運行1萬小時，各項運行參數正常；相對于更換國外進口該機零部件，修復周期縮短70天以上，節省費用60萬元以上。
9、小結
9.1 系統配備有完善的各分系統保護裝置，第一次機器事故，保護系統未起到應有保護作用，說明整機保護系統調試存在問題或缺陷。
9.2 進口設備零部件國產化，對保障機器恢復的及時有效性及降低維修成本具有顯著作用；
9.3 嚴格執行設備使用標準不可忽視。潤滑油含塵量嚴重超標，在一般設備中，不是十分嚴重的問題，但在該機器中，可導致軸承、軸瓦報廢甚至導致整機崩潰性損壞。
9.4 進口設備系統也存在具體工況適應性問題。比如本機，顯然前置過濾系統濾塵容納量太小、設備啟動氮氣預工作系統，沒有設計特寒冷季節氮氣預熱功能，僅憑30余度的潤滑油熱量，在氮氣充分量、零下近30度的循環條件下，不足于改變壓縮機內溫度，可能產生潤滑油流動性變差甚至失油問題。
9.5 我國制造水平日新月異進步，一般進口設備的零部件，完全可以國產化制造。國產化的零部件，在工況適應性、經濟性、穩定耐久性方面，只要科學精算，嚴格工藝，完全可以媲美甚至超過進口原裝產品。堅持科學論證，勇于嘗試，國外設置的若干禁區，進入后也是康莊大道。
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劉飛，大學文化、工程師，陜西延長中煤榆林能源化工有限公司聚烯烴中心專業主管、設備主任。
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