河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠2013年初建成投產一套KDONAr-15000/3600/360型空分裝置（簡稱15000空分），2020年建成一套KDONAr-30000/12000/1000型空分裝置（簡稱30000空分），均采用分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機制冷、規整填料上塔、無氫制氬、氧氮外壓縮機流程。其中，作為提供原料空氣的空壓機，均是單軸等溫型、四級壓縮、三級冷卻，15000空分的空壓機系杭州某公司生產的4TYD119型離心壓縮機，壓縮機由上海某電機廠生產的T-8000/4型同步電機以1500r/min轉速經增速機增速到6928r/min驅動。增速機是PC692-8000/4.55型平行軸單斜齒輪增速機。30000空分的空壓機采用EIZ100-4型離心壓縮機，壓縮機由T13500-4型同步電機以1500r/min轉速經增速機增速到5514r/min驅動，增速機由鄭州某公司生產，型號GS670-33，為平行軸雙斜齒硬齒面。兩臺同步電機均采用北京某公司生產的WKLF-102型微機控制同步電動機勵磁裝置。電機與增速機、增速機與壓縮機之間分別采用沈陽某公司和無錫某公司生產的金屬膜片式撓性聯軸器連接。兩臺空壓機自投產以來，運行基本穩定，但也出現過一些故障，今做一總結，供同行參考。

    兩臺空壓機歷次調試運行故障匯總

    （1）15000空壓機主電機轉子故障

    2015年8月份，空分裝置計劃停機，各設備停下后，其低壓電源空開未斷電，水泵、油泵、勵磁柜等空開仍在合閘位置。高壓電氣維修人員在高壓配電室對空壓機做線路耐壓試驗時，觸發了勵磁投運信號，使位于主廠房二樓的主機旁邊的勵磁柜開始運行工作，于是在電機轉子上投入勵磁電壓和電流，約350A的電流通過轉子線圈，轉子線圈發熱溫度升高，產生電爐效應。由于持續時間較長，且正在中午，直到現場人員整點過來開始巡檢發現電機冒煙，已經導致電機轉子燒壞。于是，電機吊離基礎返上海電機廠維修，更換了新轉子。返廠后，單試電機，振動不大，但連接聯軸器后，開機運行加載，振動特別大。停機檢查，以為電機基礎未做好，重新做基礎。但電機安裝后仍然振動大，后廠家來人將電機與主機一起在線作動平衡，通過增加平衡塊，得以解決振動偏大難題，空壓機運行正常。

    此后，在每次空分裝置停機后，立即停下勵磁柜內空開電源和低配室內勵磁柜總電源；并在勵磁柜頂增加蜂鳴器閃光報警，即當主電機停運，而勵磁柜電源未停，蜂鳴器就會閃光報警；當電機運行期間，勵磁柜出現故障，蜂鳴器也會報警；另外，在做空壓機啟動前的聯鎖試驗時，勵磁柜會投入運行，因此要盡量縮短試驗聯鎖時間，避免電機發熱。

    （2）15000空壓機進口導葉裝置故障

    進口導葉裝置由上下兩部分組成，內共有16片可同步轉動的導葉片，每個導葉片通過轉盤、支桿、連桿與轉環相連接，上下兩個導葉裝置各有一個轉環，兩個轉環通過定位螺栓和連接螺桿連接。轉環外側共有8只6203-2RS軸承，導葉裝置由電動執行機構驅動，通過傳動桿帶動主動支桿和連桿，帶動轉環轉動，使所有葉片同步旋轉，來達到調節氣量的目的。

    在某次臨時停機再次開機后，DCS上導葉開度5度，啟動后電流在30秒內未降到額定電流以下，空壓機過電流保護停機。將啟動時間延長到35秒，啟動成功后，但機組振動較大，進口導葉DCS上逐漸全開，機后排氣壓力只能達到0.462（額定排氣壓力0.50MPa),根本滿足不了空分裝置生產所需。于是停機檢查，發現機器外的電動機構開度與DCS一致，吊開機器大蓋，檢查內部導葉，但機器內實際導葉開度與DCS上不一致，發現電動機構傳動桿與轉環之間的主動支桿上螺母脫落，而無法連接，導致電動機構傳動桿旋轉，但轉環無法動作，導葉片也就無法動作，進口導葉裝置氣量調節失去控制。將螺母重新恢復固定牢固，調試好導葉動作，啟動后空壓機運行正常。可見首次啟動時電流在30秒內未降到額定電流以下，是因為機器內導葉片可能不在全關的啟動位置，有一定開度，而在機器外邊無法看到，只能看到電動機構處于全關位置，因啟動時，導葉開度大，造成空壓機啟動負荷過大電流未及時降下。在以后的拆檢中，重點關注各導葉片上支桿、連桿的連接。每個支桿的球鉸部位用黃油槍加油，6203-2RS密封軸承要定期更換，確保導葉裝置動作靈活，各固定螺母牢固可靠。恢復安裝上機殼前，DCS上操作導葉裝置調試，現場觀察機器內導葉動作是否正常。確定一切正常可靠，方可恢復安裝機殼。

    在2025年夏季運行中，出現了數次導葉給定開度在58%需要往上繼續開大時，反饋開度不變，壓縮機后壓力未上漲，現場導葉確實未能動作，于是開度關小恢復到58%，然后再開，才能出現反饋開度與給定值一致，導葉動作，現場導葉能跟著開大；還有一次導葉開度給定在68%時，反饋開度從67%自行增大到78%，10秒后回到67%，開大到69%，反饋開度仍67%，10秒后突然變化到73%、持續8秒后又突然變化到91%，持續10秒后回到64%，11秒后反饋開度穩定在71%。反饋開度異常情況僅僅不到1分鐘，由于變化時間快，此時人員尚未趕到現場即自行恢復，當時空壓機后壓力并未發生變化。于是，在今后操作導葉時格外注意反饋開度，謹慎操作。

    在9月份該套空分裝置臨時停機時，更換了該導葉裝置電動機構內的模塊和電位器，經調試正常后，開機使用。目前導葉動作正常，未再出現以往動作卡阻、反饋異常增大情形。

    （3）15000空壓機聯軸器故障

    某年冬季，因臨時停機，開機前進行人為盤車，感覺有些費力，沒有過去順暢；啟動后現場聽到機殼內有金屬碰撞聲響，待其他主控室人員趕到場傾聽，金屬碰撞聲已經消失，但在場人員均感覺到機器運行聲音高于停機前，人員站在機器旁，基礎傳遞過來的振動使人感到腳麻，同時DCS上顯示壓縮機聯軸器側軸振由停機前正常的5um上升到20um(報警值52.6、聯鎖值63.1um）。雖然軸振升高，但趨勢平穩，各軸溫正常，于是繼續運行使用。但隨著進口導葉開度的增大、壓縮機負荷增加，該軸振不斷呈小幅突升變化，后達到聯鎖值而跳閘。于是進行檢查該二級側徑向軸承，當首先打開增速機與壓縮機聯軸器護罩時，看到鋁質護罩內表面有物體碰撞打擊痕跡，發現聯軸器螺栓斷裂2條、有螺母脫落現象。檢查該二級側徑向軸承未見異常。于是經購置新的聯軸器螺栓成套，予以更換，進行盤車，較為順暢，開機后軸振恢復到原有水平，機身、基礎振動恢復到原有范圍。

    設備開機前必須進行盤車，檢查有無卡阻、異響等異常情況，盤車與正式啟動間隔時間盡量縮短，盤車必須充分，不能存在未盤整圈這種不完整情形。作為大型動力旋轉機械設備，盡量不要頻繁啟停空壓機，每次啟動過程，在達到一階臨界轉速時機器振動大，都會對聯軸器和軸瓦有較大沖擊。在第二年的例行解體大修時，將該聯軸器整體進行了更換。

    （4）15000空壓機冷卻器串漏故障

    空壓機的級間冷卻器采用銅換熱管，水走管內，兩端是方形封頭，出氣側安裝有絲網除沫器，組成芯子安裝在筒體內。在例行維保時，發現三級葉輪流道出現氣流沖刷磨損，輪盤壁厚由初期的5mm降到2.5m，其它葉輪則沒有磨損，檢查二級冷卻器，出現銅管串漏，導致運行中因水壓0.32MPa高于二級排氣壓力0.16MPa，游離水進入氣側，含濕量大沖刷葉輪。于是逐根查漏，發現五根銅管串漏，采用銅堵頭將串漏銅管兩端封堵。后來購置新的換熱器芯子，予以更換。在首次例行冷卻器抽芯時，絲網除沫器內的不銹鋼絲網全部成碎沫，予以更換為316L材質的絲網，后再未發生過絲網損壞現象。對于葉輪磨損沖刷，購置新的轉子，予以更換。

    建議每次例行大修期間，對冷卻器予以抽芯，清理內部銹蝕，進行防腐，檢查絲網，對換熱器銅管進行清理內壁并完成后予以查漏。購置新換熱器芯子時，要求上下板采用不銹鋼，換熱管要有額外固定，避免氣流沖刷銅管造成晃動引起磨損串漏。

    （5）15000空壓機吸氣側軸承密封漏油

    空壓機一級進氣側軸承室內有一付徑向軸承和一付止推軸承，并有一擋油密封，通有儀表空氣作為密封氣防止潤滑油外漏到壓縮空氣側，且油箱保持負壓。在某次拆檢時，發現一級冷卻器內較多油跡，說明吸氣側軸承漏油到氣側。檢查軸承，作為密封氣的儀表空氣銅管上減壓閥脫落，密封氣無法供入到軸承室內。于是，恢復密封氣路。在每次例行解體大修完畢時，未恢復安裝上機殼時，先開啟密封氣、排煙風機、油泵，運行四個小時以上，確定軸封位置未見漏油后，才可以恢復安裝上機殼，避免再次發生漏油故障。

    （6）15000空壓機油站油泵啟動后油壓不能升高

    某次現場人員打掃衛生，不慎將棉紗卷入正運行中的齒輪油泵聯軸器上，于是準備開啟另一臺齒輪油泵，停下該泵，但當兩臺油泵都運行時，供油總管油壓并未上升。油泵安裝在油箱頂部，兩臺油泵出口管之間有一§8的連接管，目的是為了讓在停的備用泵進油管始終充滿油，DN100進油管底部有2只止回閥，一只DN100止回閥用于防止油漏回油箱，一只DN40止回閥是進油管內油壓大時能泄回油箱。但當抽出進油管檢查，發現進油管內未存滿油，導致有空氣，開輔泵油壓不升。原因是DN40止回閥彈簧太細，更換新的DN40止回閥，確保進油管內存滿油。這樣開啟輔泵油壓能及時上升，完成倒泵。

    平時檢查兩臺油泵的連通管是否發熱，發熱表明連通管內有油流動，每月例行盤輔泵、主動開啟在停輔泵，進行倒泵操作，使備用油泵能起到作用。嚴禁現場人員拿棉紗打掃聯軸器旋轉部位附近，防止發生安全事故。

    （7）15000空壓機主電機軸承的軸封處冒油煙

    該空壓機在投運初期，主電機兩個軸承的軸封處冒油煙。而油箱上真空表顯示是-3kPa，排煙風機運行正常，經查找，是油箱內分為兩部分，中間有一濾網，由于油位高完全淹沒濾網，造成油箱內兩部分的頂部未能互通。于是油箱一部分是負壓（連接油霧器側，排煙風機運行，這部分油箱負壓），另一部分是連接機組回油管，因產生油煙，是正壓，因此主電機軸承處為正壓，油煙外漏。后將油箱這兩部分的頂部人孔蓋上用一DN100管進行連通，使回油側同樣是負壓，解決了電機軸承處油煙外漏。

    （8）30000空壓機增速機軸溫異常升高波動

    該空壓機自2020年7月份投產，但一直存在著高速軸自由端軸承溫度偏高的問題，有時會升高或下降出現突升突降波動，影響了主機的長期穩定運行，齒輪箱另外三只軸承的六個溫度均正常平穩。在軸溫異常期間，通過調整油溫、齒輪箱進油管壓力、壓縮機負荷等措施，對高速軸自由端軸溫沒有改善。取樣化驗潤滑油，未見異常。期間數次專門停機處理，均在下瓦上有一小片約∮20大小的局部積碳現象，每次加大軸瓦進油口和修刮軸瓦工作面。處理后均有所改善，但運行不久仍繼續出現軸溫升高并波動。

    為了徹底解決軸溫異常升高突變問題，將齒輪箱整體拆下，拉回鄭州機械研究所有限公司進行全面解體檢查處理：檢查齒輪箱低速軸和高速軸間隙、過盈，其中高速軸自由端軸承間隙超標。由于運行時高速軸聯軸器端軸承上的兩個軸溫測點均70℃左右且平穩，于是將高速軸聯軸器端軸承更換至自由端，高速軸聯軸器端則使用新的軸承，重新按照技術要求進行裝配調整；檢查齒輪嚙合間隙、接觸面積，其中齒輪接觸面積不足，調整高速軸兩端軸瓦下銅皮，使嚙合面積達標；所有組裝工作完成后，在試車平臺上單獨對該齒輪箱由試車電機帶動進行額定轉速下空車試機1.5小時，并進行超速實驗，軸溫、振動均合格。齒輪箱裝車返回現場后，直接吊裝到二樓平臺基礎底座上，分別與主電機和壓縮機進行連接。空壓機運行后，齒輪箱高速軸自由端軸溫突變波動問題得到解決，聯軸器端軸溫最高85℃，自由端軸溫最高70℃，且趨勢平穩未見突變，已連續一年多未見異常。

    軸瓦溫度85℃時，采用礦物油作為基礎油的潤滑油可以在較長時間內保障潤滑效果；軸瓦溫度≥85℃時尤其軸瓦溫度≥95℃時，最好選用純合成油作為基礎油的潤滑油或者縮短潤滑油更換周期。運行中按照設備使用說明書要求控制好油壓、油溫等指標。當設備出現疑難故障時，最好邀請原生產廠進行處理，由于現場檢修施工場地、工裝等條件有限，最好返廠解決并在工廠試機。壓縮機組大修維保時，配套的齒輪箱、電機要同時進行，這樣在聯合對中調整時能夠得到最佳效果，避免不同步的維保帶來的部機對中不容易調整的問題。

    維保建議

    空壓機作為空分裝置最重要的大型旋轉設備，需嚴格按照制造廠家說明書要求進行操作、維護及必要的停機檢修。每年維保時，發現空壓機轉子一級葉輪干凈、而二三四級葉輪上污垢多，且為銹沫，這是由于空氣經各級壓縮冷卻后會有冷凝水析出，含濕空氣造成了冷卻器內壁和吸氣管道銹蝕，建議將冷卻器內壁做防腐、二三四級吸氣管道更換為不銹鋼管。

    機組停機期間，應向機組內充入干燥氮氣，每十天開啟一次油泵，運行一個小時，對潤滑系統進行沖洗，并對壓縮機進行盤車，注意盤車后轉子停止位置應和盤車前位置相差1/4或3/4，以避免轉子變形。建議兩年更換一次潤滑油，每半年檢查一次油的質量，定期更換油過濾器濾芯。每次開機前做好各項聯鎖試驗，包含主機聯鎖跳閘和油泵互備聯鎖及防喘振閥聯鎖動作情況。對空壓機一級吸氣管道進行檢查防腐，定期檢查空氣過濾器是否有空氣濾筒損壞短路現象，空氣濾筒要定期更換。送氣管道止回閥拆下檢查動作情況是否正常；同步電機按照說明書要求進行維保，并定期返廠，清除定子積灰、重新浸漆、修正滑環、檢查軸瓦，并作轉子動平衡。壓縮機定期進行解體維保，對轉子清灰、涂色探傷、動平衡校驗，檢查各軸瓦、密封磨損情況，增速機齒輪嚙合、復測調整，各聯軸器對中。

    由于空壓機屬于高速旋轉機械，結構復雜，安裝要求高，其檢修安裝質量直接關乎空壓機能否實現長周期、安全、穩定運行，故其維修工作最好邀請設備廠家或專業機構人員現場指導或施工，以保證空壓機的安、穩、長、滿、優運行。

    作者簡介

    吳波，男，1978年生，工程師，現在河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠從事設備管理技術工作