SVK20-3S离心压缩机主油泵故障原因分析与改造

魏鹏

制氧

SVK20-3S离心压缩机主油泵故障原因分析与改造

魏鹏

（武汉钢铁集团氧气公司，湖北武汉430083）

分析了武钢公司一台SVK20-3S型离心式压缩机主油泵频繁发生故障的原因，提出并实施了对油系统相应的改造措施，改造后取得了满意的效果。

离心式压缩机；主油泵；故障；改造

1 离心压缩机结构简介

武钢氧气公司一车间现有SVK20－3S离心式压缩机2台套，担负着为高线和系统管网输送空气的任务，在一车间日常生产中起着举足轻重的作用。

该压缩机机组为3级压缩，压缩机的三个叶轮分别安装在两个转速不同的小齿轮轴的两端，构成高、低速两个转子。大齿轮轴通过齿轮轴端的膜片联轴器与电机轴相连接，转速1986 r/min，一级转子转速19252 r/min，二、三级转子转速26402 r/min。在大齿轮的联轴器侧装有一齿轮油泵，齿轮油泵固定在压缩机的机壳上，大齿轮轴通过一小齿轮与油泵的传动齿轮啮合驱动齿轮油泵。齿轮油泵的主要参数：转速为2985 r/min，流量为300 L/min，压力为0.6 MPa。压缩机正常工作时，由齿轮油泵作为主油泵，向压缩机的各润滑部位供油。该压缩机结构如图1所示。

2 主油泵故障现象及原因分析

SVK20－3S离心式压缩机投用以来，主油泵故障率很高，3年来2台机组先后出现主油泵传动齿轮损坏、断轴等问题6次，导致非计划停机6次，严重威胁机组的安全运行，影响正常生产。对主油泵的故障不完全统计结果显示，在机组试运时就出现的主油泵断轴的有2次，在厂家技术人员对油泵齿轮传动轴加粗以后，又先后出现传动齿轮损坏的有2次，油泵泵体破损2次，油泵磨损导致内部齿轮啮合间隙增大引起油压下降的有4次。

针对该齿轮油泵的结构特点（图2），以及设备运行过程中出现的问题，通过技术分析我们认为主油泵故障率高的原因，不排除主油泵整体质量不过关，主油泵、传动齿轮的材料选择、加工质量存在不足，安装前检查不仔细、装配不合适等因素。但故障的根源在于传动齿轮啮合不好。这是设计本身存在的重大缺陷，主要表现在以下5个方面：

（1）主油泵靠端面定位齿轮箱上，靠螺栓紧固，没有调节的余量，传动齿轮平行度不能控制，极易造成传动齿轮啮合不好。一旦出现接触不好时，无法看到，也无法调节。

（2）大齿轮为滑动轴承，间隙较大（大齿轮的非联轴器侧轴承顶间隙为0.17～0.25 mm），而主油泵的主齿轮轴与轴承之间的装配间隙较小（规范值为0.06～0.12 mm），运行时大齿轮轻微振动就会给主油泵传动齿轮的啮合造成很大的影响。

（3）压缩机大齿轮轴上与主油泵传动齿轮啮合的小齿轮重量较大且在传动齿轮上方，启动过程中对其冲击较大，齿轮易损坏。

（4）主油泵传动齿轮本身较重，传动过程中对传动轴本身产生的弯矩较大，传动轴材质为45#钢，油泵泵体材质为铸铁，在传动轴加粗以后，轴的强度加大，不易扭断，而泵体相对薄弱，易出现破裂。

3 改造方案

SVK20－3S离心压缩机主油泵故障频繁对压缩机的安全运行造成了极大的威胁。为了彻底解决这一问题，我们提出对压缩机油系统进行改造，考虑到压缩机现场的实际情况，参考以往沈鼓产压缩机的油系统设计，最终确定为SVK20－3S空压机增加高位油箱。具体改造方案如下：

（1）拆除原有主油泵，增加一台由电机驱动的齿轮泵作为主油泵对压缩机进行供油。

（2）增设高位油箱。

机组正常运行时，润滑油由底部高位油箱进入，而由顶部溢流口排出直接回油箱，一旦发生停电停机故障，辅助油泵又不能及时启动供油，则高位油箱的润滑油，将沿进油管路，流经各轴承后返回油箱，确保机组惰走过程中对润滑油的需要，保证机组安全停车。

4 方案的实施

4.1 泵的选型

根据SVK20-3S型空压机的电机转速1986 r/min和原有主油泵的流量、压力，选择了型号为KCB-260的齿轮泵，流量260 L/min，压力为0.6 MPa，转速为1000 r/min，所配电机功率为5.5 kW。

4.2 高位油箱的设计和制作

高位油箱应由高位油箱、辅助油箱及配套管线、阀门组成。

4.2.1 高位油箱安装高度的确定

高位油箱安装高度为油箱底部出口接管高于机器中心线之间的高度差。SVK20－3S离心压缩机停车时,设备惰走时间为15 min，停车瞬间供油压力必须达到P=0.05 MPa，压缩机用油为46#防锈汽轮机油的密度为0.875 g/cm3，其润滑油箱的安全高度应为H=P/g，将数据代入得5.83 m。

需要说明在设计高度时,应考虑一定的摩阻。但由于润滑油的运动粘度较低、摩阻较小，一般可忽略不计。

4.2.2 高位油箱的容积

油箱的有效容积可按下述经验公式确定：

式中，V——油箱的有效容积，L；

qp——油泵流量；

m——经验系数，低压系统m＝2～4；中压系统m＝5～10；中高压或高压系统m＝6～15。

其中主油泵流量为260 L/min,工作压力为0.6 MPa，m取4，V＝1040 L。

4.2.3 辅助油箱的设计

增加高位油箱后，原有机组油箱的容量偏小，无法容纳惰走过程中从高位油箱中流出的油，因此需要增加一个辅助油箱。辅助油箱的容积应和高位油箱的容积相等，即1040 L。

4.3 高位油箱的安装和管线配置

考虑到压缩机厂房二楼平台高度为6.5 m，满足高位油箱的高度要求，可将高位油箱安装在厂房二楼平台压缩机轴线的正上方。油箱安装就位后，连接油管，配置新的润滑油管线，安装高位油箱阀件组，并对润滑油管线进行碱洗、酸洗、中和水洗，最后用净化风吹干，确保润滑油系统干净。

改造后油系统示意图见图3。

4.4 试运

2008年3月3日，我公司1#空压机油系统改造工作全部完成。随后对高位油箱进行了调试。首先打开截止阀，启动主泵对高位油箱进行注油，然后观察辅助油箱的窥视孔，当辅助油箱窥视孔有油流下时，表示高位油箱里的油已经注满，关闭截止阀，5 min后停主油泵，结果高位油箱里的油立刻沿设计管线流下，对压缩机各润滑点进行润滑，润滑时间为20 min，大于压缩机的惰走时间15 min，满足使用要求。

Cause Analysis of the Main Oil Pump Failures of SVK20-3S Centrifugal Compressor and Modification

WEI Peng
(Oxyen Generation Company of Wuhan Iron and Steel Group,Wuhan,Hubei 430083,China)

Causes of frequent failures of the main oil pump in a SVK20-3S centrifugal compressor at Wuhan Steel were analyzed.Modifying measures were drawn up and implemented,which has achieved satisfactory results.

centrifugal compressor;main oil pump;fault;modification

TH45

B

1006-6764(2015)01-0011-02