透平压缩机SSS盘车器故障分析及处理措施

2022-09-12

引言

压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械, 属于将动力能转变为气体压力能的流体机械。其中离心式压缩机是目前使用最广、最通用的一种压缩机, 经过长期的发展, 离心式压缩机的性能和可靠性都非常的稳定。随着石油化工装置的大型化, 对大型透平压缩机组的安全性、高效率和运行稳定性的要求越来越高。大型透平压缩机组是石油化工行业关键的核心设备, 其主要特点是流量大、转速高、无备用机工作及运行稳定等。作为石油化工企业的核心动力设备, 透平压缩机的日常运行规范化操作和标准化维护检修是企业安全、企业正常生产运行、提高生产质量和效益的关键。大型化工厂所用的离心式压缩机的驱动机都是由蒸汽透平机驱动, 而大型蒸汽驱动透平压缩机在开、停机的生产过程中的都要进行盘车, 防止透平受热不均匀和压缩机转子的弯曲。某企业在对透平压缩机完成大检修后, 准备正常生产开车时, 启动压缩机盘车器后, 盘车器正常旋转工作, 而盘车器不带动压缩机进行旋转盘车, 压缩机无法正常启动, 导致装置不能正常生产, 给企业带来巨大的经济损失。

一、透平压缩机盘车器结构及工作原理

1. 透平压缩机盘车器结构

压缩机盘车器是由美国K0ENIG公司生产的同步自换档离合器 (Synchro-Self-Shifting) 简称SSS离合器, SSS离合器是纯机械的装置, 其所实现的功能是, 当输入侧的转速倾向超过输出侧时, 离合器啮合, 输出侧被驱动;当输入侧转速倾向相对于输出侧减少时, 产生反向力矩, 离合器脱开, 其结构如下图1所示。

2. 透平压缩机盘车器工作原理

该SSS离合器的基本工作原理可以比拟为螺母拧在螺栓上。如果螺栓转动时螺母是自由的, 则螺母将随螺栓一同转动, 如果螺母受限制而螺栓继续转动, 则螺母将沿螺栓作直线运动。

在SSS离合器的输入轴上有一螺旋齿起到对应螺栓作用, 而安装在螺旋齿上的是一组滑动组件, 起到类似螺母的作用。滑动组件的一端是离合器啮合外齿, 而在另一端是一组棘爪。

当输入轴旋转时, 滑动组件随轴一起转动直到棘爪尖端接触到离合器输出环的棘轮齿为止, 这就阻挡了滑动组件相对于离合器输出环的转动, 并使主、从动离合器的齿对准。

随着输入轴继续转动, 滑动组件沿输入轴的螺旋齿轴向移动, 并使主、从动齿轮平稳地啮合。在此运动过程中棘爪承受的载荷仅是需推动这个重量很轻的滑动组件沿螺旋齿移动所需的力。此时滑动组件沿输入轴移动, 棘爪则与棘轮齿脱开, 这使得主动齿与从动齿侧面接触、并继续啮合的进程。

当滑动部件碰到输入轴上的端部而啮合进程完成后, 齿轮完全啮合, 来自输入轴的驱动力矩在齿轮的作用下实现传递, 此时棘爪棘轮完全脱离而不承载。

当螺母拧到螺栓底部后, 不再产生轴向外力。类似地, 当滑动组件移动碰及输入轴端部后, SSS离合器不仅专递驱动力矩, 不对外产生由螺旋齿产生的轴向外力。如果输入轴的转速相对于输出轴降低了, 在螺旋齿上的将作用反向力矩。使滑动组件返回到脱开位置, 离合器将过速运转, 在高过速运转时, 由于离心力和液压效应的共同作用避免了棘爪向棘轮的“棘合”。该基本型SSS离合器可以再啮合或最大超速状态下连续运行无磨损。其工作原理如图2所示。

二、盘车器和压缩机连接部位结构图

该透平压缩机组的位置分布是, “透平汽轮机à低压缸à高压缸”, 盘车器安装在压缩机高压缸末端, 盘车器的正常盘车转速是19.8RPM当压缩机的转速高于19.8RPM盘车器和压缩机自动脱开。盘车器和压缩机连接部位结构图如下图3所示。

三、透平压缩机盘车器故障原因分析

1. 盘车器故障原因分析

(1) 盘车器电机能够正常状态启动, 带动盘车器减速箱 (减速箱是由两套蜗轮蜗杆组成) 运转, 而且盘车器减速箱没有任何异音和卡涩, 证明盘车器的电机和减速箱没有任何故障。

(2) 分析盘车器输入组件与输出组件啮合齿处在检修或检修回装过程中, 有异物进入发生卡涩, 使输入组件与输出组件啮合受阻, 产生故障。还有在运行过程中, 螺旋滑动组件不发生相对运动致使输入轴与输出轴不进行啮合。

(3) 盘车器输出组件离合器上的棘爪弹簧卡舍或弹簧断裂损坏, 使棘爪没有和输入组件离合器齿相啮合。

(4) 盘车器的运行是靠离合器的输入组件和输出组件在轴向发生相对位置移动使驱动齿啮合, 带动压缩机轴转动进行工作。然而, 输入组件和输出组件的轴向位置如果发生相对的移动, 移动的相对轴向距离过小或过大, 可能使盘车器输入组件和输出组件的驱动齿啮合不上。而在检修压缩机的过程中必须拆卸压缩机轴上的联轴器, 就有可能, 在检修完成后回装压缩机轴上的联轴器时, 使联轴器没有安装到原始位置, 致使与联轴器相连的输出组件与输入组件的轴向位置发生改变, 驱动齿不能相啮合, 在盘车器正常启动工作时发生故障。

(5) 盘车器结构如上图6所示, 输入组件与剪切销联轴器相连接, 剪切销联轴器有2部分组成, 剪切销联轴器之间有轴承可以相对发生转动, 剪切销联轴器上安装有防过载荷保护剪切销, 当盘车器盘车载荷大于设计盘车载荷时, 剪切销被剪断, 剪切销联轴器发生相对转动保护盘车器减速箱和盘车器离合器不被损坏。而剪切销联轴器的剪切销相连处之间的间隙为0.06英寸如图7所示, 当剪切销连接处之间的间隙大于0.06英寸时, 输入组件与输出组件的原始轴向距离改变, 导致输出组件上的棘爪和输入组件上的螺旋滑动组件上的啮合齿相分离, 没有起到传递扭矩, 使螺旋滑动组件轴向不发生相对运动, 导致离合器不带动压缩机盘车, 使盘车器发生故障。

四、采取的措施

为了不影响正常安全生产使损失降低到最小, 针对压缩机盘车器的故障, 进行了以上分析后, 决定立即组织检修人员对盘车器进行拆卸检修排除故障, 在拆卸检修的过程中对以上可能存在的5点故障都认真仔细的进行检查, 前4点并没有像分析时所存在的故障。当检修人员检查盘车器剪切销联轴器时, 发现两剪切销联轴器之间的间隙比原设计值增大, 如下图4所示, 所以, 基本确定盘车器故障是由剪切销联轴器之间的间隙增大导致的。当把盘车器剪切销联轴器之间的间隙恢复到原设计值 (0.06英寸) 后, 会装盘车器后可以正常开启带动透平压缩机盘车, 排除故障。

五、结语

因维护检修不当引起的压缩机盘车器故障, 严重影响了装置的安全生产和压缩机正常开车。通过以上对压缩机盘车器故障的处理, 认识到检修人员的技术水平直接决定检修的质量。所以, 在检修作业过程中一定要按照《检修作业指导书》进行检修作业, 提高检修人员的综合素质和检修技术水平, 避免出现设备检修后的故障或检修安全事故, 影响正常的安全生产。

摘要：针对大型透平压缩机组盘车器在进行开车运行过程中发现盘车器出现的故障现象, 通过认真分析找到了出现故障的原因, 提出合理的解决方法加以实施, 成功的排除了盘车器在运行过程中的故障, 使装置正常开车, 保证了压缩机组安、稳、长、满、优的运行。

关键词：透平压缩机,盘车器,滑动组件,剪切销联轴器,棘轮,棘爪,故障分析