一起螺杆制冷压缩机烧伤事故的分析及处理一起螺杆制冷压缩机烧伤事故的分析及处理田松文、喻茂霞、梁正禄（贵州水晶化工集团公司，贵州省清镇市，551402）摘要 本文对 QKF25C 螺杆压缩机磨损烧伤事故的过程及解体情况进行了全面介绍:且对事故的起因，发展和事故磨损过程进行了分析。最后详细介绍了这台螺杆压缩机修复过程及其修后的运行情况。关键词 螺杆压缩机 转子 磨损 间隙 修复1、QKF25C 螺杆压缩机简介本单位使用的 QKF25C 螺杆压缩机是 2004 年 3 月从日本前川公司引进配套于烟台冰轮股份公司生产的 YSLGF980M 制冷机组（设备位号 14#）的主机。它由一对相互啮合的按一定传动比反向放置的螺旋型转子，转子采用了先进的双边非对称圆弧包络线型线加工，水平且平行于机体底部，具有凸齿的转子为阳转子，与原动机连接，功率由此输入。具有齿的转子为阴转子。阴阳转子由装在吸、排气端的主轴承、滚动轴承及隔环等来控制转的径向跳动和轴向位移，防止转子端面与端座相互擦伤，位于阳转子吸气端轴颈尾部，还装有一个由油活塞带动的能量调节机构。其设计制冷量为 133 万大卡，电机功率 560kw（最初是 450kw） ，以油泵（型号 2ZH220L/min）供油进行喷油润滑。外形如下图：该设备于 2004 年 6 月投入运行，并使载冷剂甲醇水系统温度下降 2，机体传动声紧凑、平衡，总体效果较好。但随着环境温度的升高，电机机体线圈部温度异常，致保护装置经常起跳，机组自动停车。此举表明电机功率 450kw偏低，只好于 2005 年 5 月更换了一台新电机 560kw ,可是由于电仪问题，该机依然开、停车频繁。2、事故过程及损坏情况介绍2006 年 6 月 13 日 5 点 25 分 14#制冷机组在运行中异常响声，振动加剧，且油压下降，使保护装置动作，机组自动停车。当班人员立即组织进行初步检查，打开油过滤哭滤芯发现内有金属粉末（大部分为巴氏合金，细不锈钢丝，小铁片等） ，同时未能盘动车。由据经验判断，压缩机的转子、气缸及轴承有可能严重磨损烧伤。由于我们维修螺杆式压缩机（武汉新世界制冷公司生产）技术已经成熟，并与厂方（烟台冰轮公司）磋商，决定由我方对该机进行解体修理。解体检查螺杆压缩，损坏情况如下：1）主、从动转子曲面径向磨损达 2.5mm，且其轴颈表面多处圆周拉毛成槽，平均深为 1.7mm，尤以从动转子更为严重，最深达 3mm，轴颈从原尺寸 109（+0.72+0.74）mm 变成 106（+0.32+0.64）mm。2）四个主轴承（整体滑动轴承）内圆巴氏合金严重起层脱落，特别是从动上的主轴承外壳发黑、变形，修复难度大。3）气缸内圆径向局部磨损，滑阀的滑块、吸排气端座微量刮伤。4）油气分离器，油冷却器及油管均有不同程度的脏堵（主要是金属杂物） 。3、事故分析1）从 14#制冷机近期运行出现的情况上查知，2006 年 4 月 23 日所发生的无报警自动停车，且油压略有下降，进入主机的润滑油油温偏高，是因为该机组开停车频繁，载冷剂通过蒸发器的量小，使制冷剂的蒸发压力过低，进而致吸气过滤网及其加强圈被螺杆压缩机吸入机体内，连同氟R22，润滑油在螺杆转子的挤压下从出口管排出，并进入油气分享器，油冷却器及油管，堵塞油过滤网，使经油泵加压后的润滑油油量减少，压力降低，这样周而复始，压缩机运行环境恶化，各零部件减少，压力降低，这样周而复始，引起了压缩机运行环境恶化，各零部件间磨损加剧，尤其是转子轴颈和主轴承间形成油膜相对较少，极薄，基本上处于界限摩擦状态。这是转子轴颈及主轴承磨损严重的主要原因。2）4 月 23 日出现异常响声，并自动停车，盘车较紧时，由于急于恢复生产，故未及时对主机进行解体检查，相反高负荷运行，使气缸和转子间的 0.16mm 间隙充满着细钢丝、铁片，强制性地进行滚动磨损，促使机体工作腔进一步严重劣化。3）由于主轴承及转子轴颈的不断径向磨损，使两转子的径向定位难以保证，当转子的径向跳动值超过转子与气缸的最大间隙 0.16mm 时，就引起了转子周围曲面同气缸、滑阀块的破坏性摩擦。6 月 13 日机组发出尖锐持续的响声和振动剧烈异常现象，就是由此产生。此后，为保证冷却系统温度，14#制冷机仍带病运行，各种机件磨损也随时间的推移加速发展。直至 6 月 13 日 5 时 25 分，因机组进油量过少，主轴承和转子发生相对“抱死”再一次自动停车。4）由于 14#制冷机的报警由排气压力及油压差决定，排气压力小于报警值1.7MPa，油压差大于报警值 0.250.3MPa（油泵出口压力与主机排气压力之差） ，机组正常运行，相反，则自动停车。因此该设备油压并这一故障源的变化未能引起高度重视，高能果断解体检修，使得此次事故损失较为严重。4、修复过程详介由于日方主机及备件报价较高，交货时间长，系统生产将会受到影响。为此，经过认真的测绘、研究，决定请外单位协助修复转子和主轴承，其他的装配工作则由我们自己完成。由于转子和主轴承磨损严重，完全修复至以前效能是不可能的，因此只有建立在降低出力率的前提下制订修复方案。4.1 修复方案4.1.1 转子的修理1）两个转子的动平衡已完全被破坏，且其外形寸不可改变的特殊性，要想在转子上通过配重重新找动平衡是不可行的，唯有避轻就重，先修复转子轴颈尺寸。根据转子磨损程度上考虑，主动转子尚可使用，而从动转子则必须修复。经反复研究，确定修复从动转子两端尺寸方法如下：a.既恢复配合性质又恢复几何尺寸修理法。由于从动转子轴颈磨损量约1.40mm3.00mm，大于 0.50mm，不适宜用电镀法，只有采用金属喷镀法，并留有 0.50mm0.70mm 的加工余量，再进行磨削、抛光，恢复其原尺寸。b.仅恢复组合件性质修复法补充零件法，即外衬套以一定的过盈量装在从动转子两端的轴颈上，然后车削至原尺寸。4.1.2 主轴承修复法鉴于从动主轴承的底瓦严重变形，须选材加工、挂锡、补铸巴氏合金。而主动主轴承只需将原旧衬里熔去，再浇上巴氏合金加工即可。4.2 修理过程4.2.1 零件修理从动转子于 7 月 10 日关至贵阳联合工贸公司进行金属喷镀修复，在转子喷镀前表面作车削拉毛处理时，轴颈磨损处出现多处微纹，当时我们并不在意，待喷镀完对喷镀层磨削加工时，发现喷镀层表面有多处龟裂现象，特别是转子排气尤为明显，镀层微粒严重脱落，融合效果差。经咨询厂家，才知转子材质为球墨铸铁 60，并含有多种微量元素，受热冷却时收缩率大，进而影响了镀层的质量。为此，我们对从动转子吸气端已加工好的镀层作强度试验，一致认为可使用，故只去掉转子排气端镀层，采取补充零件法（在轴颈加外套）修理，同时因为主轴承补铸巴氏合金衬里极薄，技术要求高，由此决定将主轴承和转子轴颈(排气端)的修复工作一并交给重庆东方电机厂完成。4.2.2 压缩机组装7 月 20 日，东方电机厂将修复好的主轴承和转子交付给我方。于 7 月 21日我们在把各个零部件检查、测量、修理、清洗后，开始装配压缩机，步骤如下：1）将各主轴承按原位装入吸、排气端座，并对轴承孔进行测量，结合转子尺寸修研，使其达到了与转子配合的间隙要求，即：从动转子与主轴承间隙：0.100.14mm主动转子与主轴承间隙：0.150.18mm2）将转子装入排气端座，测量、调整排气端座间隙：从动转子端面与排气端座间隙：0.13mm主动转子端面与排气端座间隙：0.13mm3）将垫片放置在排气端座上，同时把滑阀导杆固定，水平吊起机体（气缸），与排气端座转子组装，用定位销定位，螺丝固定。4）将吸气端座（包括垫片）吊起，水平穿过转子轴颈，定位固定。5）按次序装配油缸、平衡活塞套，油活塞及能量指示机构等。6）测量调整主、从动转子的轴向窜量，本机窜量为：从动转子：0mm主动转子：0.005mm然后再装配排气端盖、轴封、联轴节。经过检修人员的努力，该螺杆压缩机于7 月 28 日组装完毕。4.2.3 其他辅助设备的检修在装配完主机后，我们又对油气分离器及其里面的过滤网、油冷却器、油管和油泵前油过滤器进行了清洗、疏通，并调整油气分离器的回油装置。5、修复后螺杆压缩机高负荷运行总结修复后的 14#螺杆压缩制冷机组于 2006 年 8 月 3 日带负荷度运行，为甲醇水冷却系统提供冷量。下面是 14#螺杆压缩制冷机组 2006 年 9 月 10 日和 2005 年 4 月 17 日运行的一组参数：表-1内容类别蒸发压力（MPa）吸气压力（MPa）排气压力（MPa）电流（A）对系统温度的影响2006 年 9 月 10 日0.160.151.30381.62005 年 4 月 17 日0.220.211.45452从表-1 中可看出，维修后的机组与未出故障的原机组运行效果相比较尚有一定的差距。综合体现在以下三个方面：1）启动响声大。原正常压缩机启动平稳、响声不大。而修复后的压缩机只有加高负荷至 80%后响声才逐渐下降。2）振动较大。由于转子的动平衡未能得到恢复，只能通过主轴承控制转子的径向跳动，直至油膜在间隙中形成来养活转子产生的振动。故修后的压缩机比修前的振动大。3）机组出力率降低。从表-1 知道，由于转子曲而么向磨损，使气缸与转子的间隙增大，运行的各项工艺参数偏低，总体性能下降，进而对系统温度影响值也由原 2降为1.6。以后应注意的问题：1）加强巡回检查；2）引入机械设备诊断技术，对制冷机进行动态管理；3）该设备转子轴颈受到损伤，强度降低，其寿命缩短。总之，这台进口压缩机经过修复后，运行良好，以耗费较小的修理成本满足了工艺要求，促进了冷冻系统的生产，取得了明显的经济效益。由此可以认为该台设备这次修复是成功的。参考文献1、胡家顺， 化工机械的安装与修理 。武汉：武汉化工学院化机教研室2、石来德，丁玉兰， 机械故障诊断与技术 ，上海：上海科技文献出版社作者简介：田松文，男，工程师，1995 年毕业于武汉化工学院地。现贵州水晶化工集团公司水气厂副主任工程师。