阿特拉斯透平空压机的检修标准与实施

辛庚嘉，王学斌，张连岗

（1.阳谷祥光铜业有限公司，山东聊城 252300；2.冠县职业教育中心，山东聊城 252599；3.山东益丰生化环保股份有限公司，山东滨州 256500）

0 引言

阿特拉斯G109 型空压机因装机量较小，暂无系统性的设备检修标准和全面的设备检修实施流程。以阿特拉斯G109 型透平空压机为基准，结合长期对设备检修工作的经验和技能，针对各个部位和重点检修环节进行分析研究。

1 空压机的工艺位置及用途

大型透平空压机因其设备的独一性和设备设计的局限性，在对设备的编撰说明中均没有系统的检修管理体系。结合深冷制氧装机的阿特拉斯G-109 透平空压机，结合其工艺的独有性，对其设备维护做了系统性检修管理，并结合设备的技术层面对其进行逐点剖析。

透平空压机因运行噪声较大，包括在隔音隔热空间内。额定出口压力为：绝压0.62 MPa；主油泵油压：2.5 MPa；流量：153 500 m3/h；功率：14 000 kW。其通过进气滤芯和三级压缩进入主管道，随后进入空气预冷系统，为30 000 Nm3/h 深冷制氧机组提供充足气源。

2 空压机的主要部件及现场调整

2.1 主要部件

①导叶：一级进口导叶和二级进口导叶；②齿轮箱：类别为斜齿轮传动，主轴带动一级（一级、二级叶轮）、二级（三级叶轮）高速轴；③轴封：类别为碳环浮动密封，有一、二、三级轴封，其中一、二级轴封零件相同；④联轴器：齿轮箱与电机为膜片联轴器连接。

2.2 电机轴瓦润滑的调整

主电机开启后，要保证油视镜油位在60%～75%为最佳，保证油压在0.12～0.18 MPa。非驱动端压力会整体偏低，可调节阀门，使前后均在油压允值内。

2.3 预旋器调整与设定

一级导叶用于进气量调整，开度允值为0°～100°，将实际开度7°～8°设定为原始0°；二级导叶为输出压力的调整（实用价值不高）开度允值为0°～100°（刻度量程-20°～+80°），实际开度40°设为原始0°；空压机在开车后，一级导叶开机开度为25°，放空阀全开，当空压机爬坡完成后，针对后续纯化系统升压和气量需求，逐步关闭放空阀。在放空阀开度在2°以内时，可调整一级导叶。在机组气量需求提升后，逐步提升开度。放空阀在2°以上时，一级导叶连锁无法调节。放空阀为开关主工艺时使用，正常运行时间内为关闭状态。

2.4 运行中的报警及调整

天气潮湿时，压缩气中饱和水汽凝结，0 级、3 级轴瓦振动值升高，至40～50 μm/s 并常伴随大幅波动。一般易发生在3～4 月和9～10 月，期间应加强点检，调整疏水确保设备持续运行，提前清理进气滤芯。针对于此类情况，少数厂家改装了叶轮在线自清洗设备，实际使用上亦存在一定预警风险，可作为预案，进一步考量。

设备油温要求油箱内定为48 ℃，温控阀调节温度控制在45～51 ℃；因现场油冷设置为3 台，可根据油温要求进行启闭调整。

当设备检测出现非正常大幅波动时，为保证生产持续，可引出变送器数据，在DCS 上将其屏蔽，在确保设备正常的情况下继续运行。检修时可增加一套辅助验证的传感器。

现场循环水系统，为避免冷却器阻塞、管壁腐蚀等，在冷却设备进出端口，可增设锌镁棒进行阳极保护。

3 设备日常故障及处理办法

3.1 工装选择

要熟知与之匹配的专属吊装工具。吊装时紧固到位，先试吊调整平衡。吊车选用：机体部件——50 t 汽车吊；机体、电机——130 t 汽车吊；中间冷却器——260 t 汽车吊。

3.2 预旋器清理与调整

预旋器执行器为气动执行器，工作压力为0.5～0.8 MPa。因进气酸性和杂质原因，易造成球轴承处的结碳和磨损，出现卡涩。中间部分有风帽、导流体、导叶卡套，其中导叶两端的球轴承和非金属轴承易在卡涩后出现磨损和气蚀，是主要更换件。执行器连杆，在拆除时应提前分离，防止吊装不均匀使其丝头处断裂。解体预旋器时，考虑卡涩程度，易选用煤油、第奥克斯等介质浸泡后拆除，确保支撑板、外部壳体等无应力变形。

3.3 叶轮清洗

随着压力升高和空气中水与杂质的凝结，二、三级叶轮整体腐蚀、结垢相对更为严重。①叶轮表面积灰清洗，清洗剂选用第奥克斯除垢剂。将其喷在叶轮表面上，用毛刷与竹片对叶轮表面积灰及碳化物进行刷洗；②对于金属杂质的腐蚀和附于表面的结晶，选用威猛先生清除，可自制铜管清除工具；③二、三级闭式叶轮，内壁气体导流槽的清理，可使用内窥镜和镜子确认位置后清除；④清洗时要用导流板、塑料布等将冲洗的水及清洗剂引出蜗壳；⑤用压缩空气吹干叶轮及蜗壳表面（叶轮表面粘附物≤3～5 mg，叶轮密封槽内吹扫干净）；⑥清洗好的叶轮用干净的细棉布遮住。对于叶轮风帽的清洗应特别重视，如腐蚀严重，应对叶轮尽早拆除，进行动平衡修正。

3.4 叶轮侧隙

每次拆装叶轮或清理，都应做好各项间隙的记录和比对，以便于为设备整体机械性能做最优化保全。叶轮与蜗壳间隙A 数值，一级5.33 mm，二级3.77 mm，三级，3.95 mm。

3.5 叶轮拆装

设备带有花键小齿轮的叶轮螺栓为右旋螺纹，拆卸叶轮前，将其仔细支撑好，一旦拆掉叶轮螺母，无论何种情况下都不得让叶轮拉紧螺栓承受叶轮重量。叶轮与高速轴，通过叶轮芯轴连接，依靠端面齿和定位销定位。采用设备随带的液压张紧装置拆卸叶轮螺母。扭力以及压力设定如下：一级叶轮拆装FV：1308.5 kN，PV：114.3 MPa；二级叶轮拆装FV：1349.9 kN，PV：117.9 MPa；三级叶轮拆装FV：588.4 kN，PV：51.4 MPa。

3.6 齿轮箱拆装和螺栓热紧

齿轮箱拆装中，主要掌握吊装的平衡和人员多点检测的配合。选4 根M24 丝头的导向杆，3 台倒链用于调整，主向倒链缓缓提升，上下箱体离隙5 mm 左右，调整两侧倒链精找平衡，在提升约20 mm 后，吊车缓慢提升，观察不要碰两侧蜗壳和主齿轮。拆除后对上盖安装面涂抹防锈油，并安全摆放。简单检测后，应首先用配有牵引绳的橡胶垫将箱体内回油孔防护，防止检修时工器具掉落。检修期间，如遇风尘或珠光砂等，应提前将齿轮箱遮挡，以对齿轮形成保护。对于现场检修时，管道连接多采用风力扳手紧固，对于齿轮箱、轴承座等优先使用扭矩扳手紧固。在设备试车后，机体和蜗壳等温度整体上升，机体膨胀，应力释放，应再次对螺栓检查并紧固。

3.7 一级扩压器及蜗壳拆装

一级叶轮为开式叶轮，在安装扩压导流器时应首先压铅丝测量间隙，现场调配需二次拆装。①一级扩压器与叶轮端盖以8件M10×35 内六角螺栓连接，扩压器厚度20 mm，如内孔螺纹划伤，可选备用螺孔，必要时增加螺纹牙套；②为保证叶轮与扩压器间间隙，可依据磨损尺寸调配，原始1.5 mm 铜皮。C 值（R529 mm）基准：2.57 mm，D 值（R406 mm）基准：1.57 mm；③拆装端盖时用顶丝均匀定位，内置紧固螺柱要提前旋入，确保端盖均匀安装；④各级端盖安装时专用吊装工具，3 台倒链实时调整保证平衡。

3.8 轴瓦检测与清理

设备主轴瓦为普通轴瓦，高速轴瓦为5 片可倾瓦块轴承，止推轴承为米歇尔式轴承。定位销孔使用M4、M8 加长螺柱。如运行中各级轴瓦振动值和位移相对稳定，现场检测主要集中在轴瓦结碳状况和止推面的磨损情况（对于0 级止推轴承可以考虑更换为金斯伯雷式轴承，以保护高速轴的稳定性）。消除积碳和磨痕，优先使用工业百洁布清理，如磨痕稍重，做好记录后，使用2000 目镜像砂纸对其清除。轴端积碳也是清理重点，轴瓦清理复位完成后，要对齿轮箱进行盘车，对高速齿轮轴径向跳动在线检测0.03 mm 以内。

3.9 轴封检测

设备主轴轴封为迷宫密封，浮动碳环结构。一、二级为同一型号；对于轴封的检测主要集中在:碳环磨损情况、锁紧弹簧的张紧力检测、内部积灰清理、对轴的磨损情况等。拆除和安装时使用工装导套，前期检查清理，确保导套光洁度。浮动碳环为三瓣式，在试装锁紧弹簧后，将其安装固定于轴封主体卡槽内。对高速轴安装位置的积灰积碳进行清除。测算轴径与碳环内径对比下的过盈量，确保弹簧在正常工作下的锁紧力在允值范围内。此项拆装进行时，要确保现场环境无浮沉等杂质。

3.10 膨胀节调整与无应力连接

排气膨胀节的外螺母紧固锁紧，内螺母松5 mm 间隙并锁紧。进气膨胀节给予设备一定的应力释放时间后，内、外螺母紧固锁紧。管道两端与膨胀节对接口同轴度误差为±5 mm；上下、左右的偏差位移角度为±0.1°；膨胀节合理安装长度为L±20 mm；综合现场对中的精准度，在安装各级管道抱箍时，需要用到框式水平仪，置于齿轮箱侧面基准面上，抱箍锁紧时，确保水平仪变化在0.05 mm 以内。内置胶圈安装时涂抹凡士林，防止高温开裂。

3.11 设备对中

进行冷对中时，驱动器和压缩机温度应尽量相同，以确保电机和压缩机在同一膨胀系数。先开启辅助油泵，用50 t 吊车辅助盘车，运转一段时间后，调整激光对中仪，可消除联轴器自身挠性误差。对中要求：电机侧高0.98±0.05 mm，左右偏差±0.05 mm。记录惯性停车时间，一般为15 min。

3.12 油品检测与更换

要对油滤以及油雾滤芯进行检查，视情况更换。其间加强对油品的维护，做好定期检测。

3.13 管道防腐与冷却器清理查漏

管道防腐用于保护管道内壁，避免腐蚀、气蚀等造成金属锈蚀脱落，对叶轮造成损伤。首先喷砂，锈蚀清理后均匀喷涂环氧富锌底漆；同时对其壁厚进行多点测量、记录。中冷查漏，为检修时内检，依据日常疏水阀排水情况。水分增多会进入叶轮，对其造成冲蚀等。对于冷却器内隔板，应着重检查，气蚀等使隔板腐蚀、脱落，变薄等应及时修补。腔体的杂质用吸尘器清除，修补后喷涂环氧富锌底漆。

3.14 检测探头测试与调整

现场振动探头调整间隙电压，位移探头调整芯轴中间位；振动探头间隙电压基准为6 V，一、二级高速转子轴位移量为0.245 mm、0.24 mm。报警值设置为-0.30 mm，+0.25 mm。

3.15 拆检项目的确立

检修项目的设定，先确保必要的备品备件，依时间限定优先处理有劣化趋势或已经形成潜在故障的相关零部件。正常维护中，叶轮的清理和管道的防腐为首要项目，其次，油品的质检和更换，油冷却器的清理，烟气风机的检修清理，油滤、油雾滤芯、烟气风机滤芯等应及时维护。

以当下运维周期，每年检查预旋器，每两年检查轴瓦和轴封，叶轮和齿轮轴的动平衡根据其腐蚀、磨损情况进行。中冷在每次年修使用除垢剂、清洗液高压循环清理，如有漏水现象，视情况抽出芯子及时打压封堵。电机的C 级维护应每年修进行，轴瓦侧隙和绕组电压等进行检测调整。O 形圈、非石棉垫片等根据现场情况，及时更换。

4 试车

（1）试车可分为4 个步骤：①模拟试车，对规定的设备条件模拟，含启动连锁，各个程序功能块，启闭顺序等；②驱动试车，针对初次试车或齿轮轴更换拆装后的试车，时间在30 min 以内，记录惯性停车时间；③单体试车，启动压缩机，空载运行一段时间，进行机械试运行，建议运行约4 h；④连线试车，逐步给压缩机加载，直到达到设计值，记录所有测量值。

（2）试车方案和记录：设备试车应提前依据检修等级和内容进行编制试车方案，并在试车时做好现场确认和记录。对水、电、油、气、汽等加以确认。因对各管口法兰，在拆装后，需要热紧，在试车后，也应对现场再次确认后进行优化完善。

5 设备的节能降耗

节能降耗是大功率用能设备的必修科目。深冷氧单耗做到0.42°/Nm3；空压机的运行能耗，首先要熟知其后期工艺，做好入口气量、压力的调整，最优化的能耗满足后方需求；其次依据设备运行耗能的季节差额，做好本体的节能降耗。油温：油冷却器和油加热器的调整，降低能耗；疏水：压力调控疏水，开度调整，减少压缩气的泄漏量；油品：齿轮传动中，油品质量下的能耗差额，适时油温调控；导叶：进气导叶和增压导叶的开度调整等。

6 结语

阿特拉斯透平空压机在运行中会受到叶轮灰尘、湿度等多个方面的影响。在当前，对于大型透平空压机设备的检修并没有统一的修复流程。结合铜业GT109 阿特拉斯空压机进行系统剖析和切实实践修复。秉持该检修标准和技术控制，使得设备在运行十余年来从未出现过设备跳车等突发故障。对今后大型空压机设备的维修和保养有着极大的参考价值和指导意义。