河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠2013年初建成投產(chǎn)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(jī)制冷、規(guī)整填料上塔、無氫制氬、氧氮外壓縮機(jī)流程。其中，作為提供原料空氣的空壓機(jī)，均是單軸等溫型、四級壓縮、三級冷卻，15000空分的空壓機(jī)系杭州某公司生產(chǎn)的4TYD119型離心壓縮機(jī)，壓縮機(jī)由上海某電機(jī)廠生產(chǎn)的T-8000/4型同步電機(jī)以1500r/min轉(zhuǎn)速經(jīng)增速機(jī)增速到6928r/min驅(qū)動。增速機(jī)是PC692-8000/4.55型平行軸單斜齒輪增速機(jī)。30000空分的空壓機(jī)采用EIZ100-4型離心壓縮機(jī)，壓縮機(jī)由T13500-4型同步電機(jī)以1500r/min轉(zhuǎn)速經(jīng)增速機(jī)增速到5514r/min驅(qū)動，增速機(jī)由鄭州某公司生產(chǎn)，型號GS670-33，為平行軸雙斜齒硬齒面。兩臺同步電機(jī)均采用北京某公司生產(chǎn)的WKLF-102型微機(jī)控制同步電動機(jī)勵磁裝置。電機(jī)與增速機(jī)、增速機(jī)與壓縮機(jī)之間分別采用沈陽某公司和無錫某公司生產(chǎn)的金屬膜片式撓性聯(lián)軸器連接。兩臺空壓機(jī)自投產(chǎn)以來，運(yùn)行基本穩(wěn)定，但也出現(xiàn)過一些故障，今做一總結(jié)，供同行參考。

    兩臺空壓機(jī)歷次調(diào)試運(yùn)行故障匯總

    （1）15000空壓機(jī)主電機(jī)轉(zhuǎn)子故障

    2015年8月份，空分裝置計(jì)劃停機(jī)，各設(shè)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(jī)做線路耐壓試驗(yàn)時，觸發(fā)了勵磁投運(yùn)信號，使位于主廠房二樓的主機(jī)旁邊的勵磁柜開始運(yùn)行工作，于是在電機(jī)轉(zhuǎn)子上投入勵磁電壓和電流，約350A的電流通過轉(zhuǎn)子線圈，轉(zhuǎn)子線圈發(fā)熱溫度升高，產(chǎn)生電爐效應(yīng)。由于持續(xù)時間較長，且正在中午，直到現(xiàn)場人員整點(diǎn)過來開始巡檢發(fā)現(xiàn)電機(jī)冒煙，已經(jīng)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子燒壞。于是，電機(jī)吊離基礎(chǔ)返上海電機(jī)廠維修，更換了新轉(zhuǎn)子。返廠后，單試電機(jī)，振動不大，但連接聯(lián)軸器后，開機(jī)運(yùn)行加載，振動特別大。停機(jī)檢查，以為電機(jī)基礎(chǔ)未做好，重新做基礎(chǔ)。但電機(jī)安裝后仍然振動大，后廠家來人將電機(jī)與主機(jī)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(jī)運(yùn)行正常。

    此后，在每次空分裝置停機(jī)后，立即停下勵磁柜內(nèi)空開電源和低配室內(nèi)勵磁柜總電源；并在勵磁柜頂增加蜂鳴器閃光報警，即當(dāng)主電機(jī)停運(yùn)，而勵磁柜電源未停，蜂鳴器就會閃光報警；當(dāng)電機(jī)運(yùn)行期間，勵磁柜出現(xiàn)故障，蜂鳴器也會報警；另外，在做空壓機(jī)啟動前的聯(lián)鎖試驗(yàn)時，勵磁柜會投入運(yùn)行，因此要盡量縮短試驗(yàn)聯(lián)鎖時間，避免電機(jī)發(fā)熱。

    （2）15000空壓機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉裝置故障

    進(jìn)口導(dǎo)葉裝置由上下兩部分組成，內(nèi)共有16片可同步轉(zhuǎn)動的導(dǎo)葉片，每個導(dǎo)葉片通過轉(zhuǎn)盤、支桿、連桿與轉(zhuǎn)環(huán)相連接，上下兩個導(dǎo)葉裝置各有一個轉(zhuǎn)環(huán)，兩個轉(zhuǎn)環(huán)通過定位螺栓和連接螺桿連接。轉(zhuǎn)環(huán)外側(cè)共有8只6203-2RS軸承，導(dǎo)葉裝置由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動，通過傳動桿帶動主動支桿和連桿，帶動轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動，使所有葉片同步旋轉(zhuǎn)，來達(dá)到調(diào)節(jié)氣量的目的。

    在某次臨時停機(jī)再次開機(jī)后，DCS上導(dǎo)葉開度5度，啟動后電流在30秒內(nèi)未降到額定電流以下，空壓機(jī)過電流保護(hù)停機(jī)。將啟動時間延長到35秒，啟動成功后，但機(jī)組振動較大，進(jìn)口導(dǎo)葉DCS上逐漸全開，機(jī)后排氣壓力只能達(dá)到0.462（額定排氣壓力0.50MPa),根本滿足不了空分裝置生產(chǎn)所需。于是停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)器外的電動機(jī)構(gòu)開度與DCS一致，吊開機(jī)器大蓋，檢查內(nèi)部導(dǎo)葉，但機(jī)器內(nèi)實(shí)際導(dǎo)葉開度與DCS上不一致，發(fā)現(xiàn)電動機(jī)構(gòu)傳動桿與轉(zhuǎn)環(huán)之間的主動支桿上螺母脫落，而無法連接，導(dǎo)致電動機(jī)構(gòu)傳動桿旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)環(huán)無法動作，導(dǎo)葉片也就無法動作，進(jìn)口導(dǎo)葉裝置氣量調(diào)節(jié)失去控制。將螺母重新恢復(fù)固定牢固，調(diào)試好導(dǎo)葉動作，啟動后空壓機(jī)運(yùn)行正常。可見首次啟動時電流在30秒內(nèi)未降到額定電流以下，是因?yàn)闄C(jī)器內(nèi)導(dǎo)葉片可能不在全關(guān)的啟動位置，有一定開度，而在機(jī)器外邊無法看到，只能看到電動機(jī)構(gòu)處于全關(guān)位置，因啟動時，導(dǎo)葉開度大，造成空壓機(jī)啟動負(fù)荷過大電流未及時降下。在以后的拆檢中，重點(diǎn)關(guān)注各導(dǎo)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(dǎo)葉裝置動作靈活，各固定螺母牢固可靠。恢復(fù)安裝上機(jī)殼前，DCS上操作導(dǎo)葉裝置調(diào)試，現(xiàn)場觀察機(jī)器內(nèi)導(dǎo)葉動作是否正常。確定一切正常可靠，方可恢復(fù)安裝機(jī)殼。

    在2025年夏季運(yùn)行中，出現(xiàn)了數(shù)次導(dǎo)葉給定開度在58%需要往上繼續(xù)開大時，反饋開度不變，壓縮機(jī)后壓力未上漲，現(xiàn)場導(dǎo)葉確實(shí)未能動作，于是開度關(guān)小恢復(fù)到58%，然后再開，才能出現(xiàn)反饋開度與給定值一致，導(dǎo)葉動作，現(xiàn)場導(dǎo)葉能跟著開大；還有一次導(dǎo)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(xù)8秒后又突然變化到91%，持續(xù)10秒后回到64%，11秒后反饋開度穩(wěn)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(xiàn)場即自行恢復(fù)，當(dāng)時空壓機(jī)后壓力并未發(fā)生變化。于是，在今后操作導(dǎo)葉時格外注意反饋開度，謹(jǐn)慎操作。

    在9月份該套空分裝置臨時停機(jī)時，更換了該導(dǎo)葉裝置電動機(jī)構(gòu)內(nèi)的模塊和電位器，經(jīng)調(diào)試正常后，開機(jī)使用。目前導(dǎo)葉動作正常，未再出現(xiàn)以往動作卡阻、反饋異常增大情形。

    （3）15000空壓機(jī)聯(lián)軸器故障

    某年冬季，因臨時停機(jī)，開機(jī)前進(jìn)行人為盤車，感覺有些費(fèi)力，沒有過去順暢；啟動后現(xiàn)場聽到機(jī)殼內(nèi)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(jīng)消失，但在場人員均感覺到機(jī)器運(yùn)行聲音高于停機(jī)前，人員站在機(jī)器旁，基礎(chǔ)傳遞過來的振動使人感到腳麻，同時DCS上顯示壓縮機(jī)聯(lián)軸器側(cè)軸振由停機(jī)前正常的5um上升到20um(報警值52.6、聯(lián)鎖值63.1um）。雖然軸振升高，但趨勢平穩(wěn)，各軸溫正常，于是繼續(xù)運(yùn)行使用。但隨著進(jìn)口導(dǎo)葉開度的增大、壓縮機(jī)負(fù)荷增加，該軸振不斷呈小幅突升變化，后達(dá)到聯(lián)鎖值而跳閘。于是進(jìn)行檢查該二級側(cè)徑向軸承，當(dāng)首先打開增速機(jī)與壓縮機(jī)聯(lián)軸器護(hù)罩時，看到鋁質(zhì)護(hù)罩內(nèi)表面有物體碰撞打擊痕跡，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器螺栓斷裂2條、有螺母脫落現(xiàn)象。檢查該二級側(cè)徑向軸承未見異常。于是經(jīng)購置新的聯(lián)軸器螺栓成套，予以更換，進(jìn)行盤車，較為順暢，開機(jī)后軸振恢復(fù)到原有水平，機(jī)身、基礎(chǔ)振動恢復(fù)到原有范圍。

    設(shè)備開機(jī)前必須進(jìn)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(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，盡量不要頻繁啟停空壓機(jī)，每次啟動過程，在達(dá)到一階臨界轉(zhuǎn)速時機(jī)器振動大，都會對聯(lián)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(lián)軸器整體進(jìn)行了更換。

    （4）15000空壓機(jī)冷卻器串漏故障

    空壓機(jī)的級間冷卻器采用銅換熱管，水走管內(nèi)，兩端是方形封頭，出氣側(cè)安裝有絲網(wǎng)除沫器，組成芯子安裝在筒體內(nèi)。在例行維保時，發(fā)現(xiàn)三級葉輪流道出現(xiàn)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(xiàn)銅管串漏，導(dǎo)致運(yùn)行中因水壓0.32MPa高于二級排氣壓力0.16MPa，游離水進(jìn)入氣側(cè)，含濕量大沖刷葉輪。于是逐根查漏，發(fā)現(xiàn)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(wǎng)除沫器內(nèi)的不銹鋼絲網(wǎng)全部成碎沫，予以更換為316L材質(zhì)的絲網(wǎng)，后再未發(fā)生過絲網(wǎng)損壞現(xiàn)象。對于葉輪磨損沖刷，購置新的轉(zhuǎn)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(nèi)部銹蝕，進(jìn)行防腐，檢查絲網(wǎng)，對換熱器銅管進(jìn)行清理內(nèi)壁并完成后予以查漏。購置新?lián)Q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(jī)吸氣側(cè)軸承密封漏油

    空壓機(jī)一級進(jìn)氣側(cè)軸承室內(nèi)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?jié)櫥屯饴┑綁嚎s空氣側(cè)，且油箱保持負(fù)壓。在某次拆檢時，發(fā)現(xiàn)一級冷卻器內(nèi)較多油跡，說明吸氣側(cè)軸承漏油到氣側(cè)。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(nèi)。于是，恢復(fù)密封氣路。在每次例行解體大修完畢時，未恢復(fù)安裝上機(jī)殼時，先開啟密封氣、排煙風(fēng)機(jī)、油泵，運(yùn)行四個小時以上，確定軸封位置未見漏油后，才可以恢復(fù)安裝上機(jī)殼，避免再次發(fā)生漏油故障。

    （6）15000空壓機(jī)油站油泵啟動后油壓不能升高

    某次現(xiàn)場人員打掃衛(wèi)生，不慎將棉紗卷入正運(yùn)行中的齒輪油泵聯(lián)軸器上，于是準(zhǔn)備開啟另一臺齒輪油泵，停下該泵，但當(dāng)兩臺油泵都運(yùn)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(jìn)油管始終充滿油，DN100進(jìn)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(jìn)油管內(nèi)油壓大時能泄回油箱。但當(dāng)抽出進(jìn)油管檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)油管內(nèi)未存滿油，導(dǎo)致有空氣，開輔泵油壓不升。原因是DN40止回閥彈簧太細(xì)，更換新的DN40止回閥，確保進(jìn)油管內(nèi)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(fā)熱，發(fā)熱表明連通管內(nèi)有油流動，每月例行盤輔泵、主動開啟在停輔泵，進(jìn)行倒泵操作，使備用油泵能起到作用。嚴(yán)禁現(xiàn)場人員拿棉紗打掃聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)部位附近，防止發(fā)生安全事故。

    （7）15000空壓機(jī)主電機(jī)軸承的軸封處冒油煙

    該空壓機(jī)在投運(yùn)初期，主電機(jī)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(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，經(jīng)查找，是油箱內(nèi)分為兩部分，中間有一濾網(wǎng)，由于油位高完全淹沒濾網(wǎng)，造成油箱內(nèi)兩部分的頂部未能互通。于是油箱一部分是負(fù)壓（連接油霧器側(cè)，排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行，這部分油箱負(fù)壓），另一部分是連接機(jī)組回油管，因產(chǎn)生油煙，是正壓，因此主電機(jī)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(jìn)行連通，使回油側(cè)同樣是負(fù)壓，解決了電機(jī)軸承處油煙外漏。

    （8）30000空壓機(jī)增速機(jī)軸溫異常升高波動

    該空壓機(jī)自2020年7月份投產(chǎn)，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(xiàn)突升突降波動，影響了主機(jī)的長期穩(wěn)定運(yùn)行，齒輪箱另外三只軸承的六個溫度均正常平穩(wěn)。在軸溫異常期間，通過調(diào)整油溫、齒輪箱進(jìn)油管壓力、壓縮機(jī)負(fù)荷等措施，對高速軸自由端軸溫沒有改善。取樣化驗(yàn)潤滑油，未見異常。期間數(shù)次專門停機(jī)處理，均在下瓦上有一小片約∮20大小的局部積碳現(xiàn)象，每次加大軸瓦進(jìn)油口和修刮軸瓦工作面。處理后均有所改善，但運(yùn)行不久仍繼續(xù)出現(xiàn)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(jī)械研究所有限公司進(jìn)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(biāo)。由于運(yùn)行時高速軸聯(lián)軸器端軸承上的兩個軸溫測點(diǎn)均70℃左右且平穩(wěn)，于是將高速軸聯(lián)軸器端軸承更換至自由端，高速軸聯(lián)軸器端則使用新的軸承，重新按照技術(shù)要求進(jìn)行裝配調(diào)整；檢查齒輪嚙合間隙、接觸面積，其中齒輪接觸面積不足，調(diào)整高速軸兩端軸瓦下銅皮，使嚙合面積達(dá)標(biāo)；所有組裝工作完成后，在試車平臺上單獨(dú)對該齒輪箱由試車電機(jī)帶動進(jìn)行額定轉(zhuǎn)速下空車試機(jī)1.5小時，并進(jìn)行超速實(shí)驗(yàn)，軸溫、振動均合格。齒輪箱裝車返回現(xiàn)場后，直接吊裝到二樓平臺基礎(chǔ)底座上，分別與主電機(jī)和壓縮機(jī)進(jìn)行連接。空壓機(jī)運(yùn)行后，齒輪箱高速軸自由端軸溫突變波動問題得到解決，聯(lián)軸器端軸溫最高85℃，自由端軸溫最高70℃，且趨勢平穩(wěn)未見突變，已連續(xù)一年多未見異常。

    軸瓦溫度85℃時，采用礦物油作為基礎(chǔ)油的潤滑油可以在較長時間內(nèi)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(chǔ)油的潤滑油或者縮短潤滑油更換周期。運(yùn)行中按照設(shè)備使用說明書要求控制好油壓、油溫等指標(biāo)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)疑難故障時，最好邀請?jiān)a(chǎn)廠進(jìn)行處理，由于現(xiàn)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(jī)。壓縮機(jī)組大修維保時，配套的齒輪箱、電機(jī)要同時進(jìn)行，這樣在聯(lián)合對中調(diào)整時能夠得到最佳效果，避免不同步的維保帶來的部機(jī)對中不容易調(diào)整的問題。

    維保建議

    空壓機(jī)作為空分裝置最重要的大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備，需嚴(yán)格按照制造廠家說明書要求進(jìn)行操作、維護(hù)及必要的停機(jī)檢修。每年維保時，發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)轉(zhuǎn)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(jīng)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(nèi)壁和吸氣管道銹蝕，建議將冷卻器內(nèi)壁做防腐、二三四級吸氣管道更換為不銹鋼管。

    機(jī)組停機(jī)期間，應(yīng)向機(jī)組內(nèi)充入干燥氮?dú)猓渴扉_啟一次油泵，運(yùn)行一個小時，對潤滑系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，并對壓縮機(jī)進(jìn)行盤車，注意盤車后轉(zhuǎn)子停止位置應(yīng)和盤車前位置相差1/4或3/4，以避免轉(zhuǎn)子變形。建議兩年更換一次潤滑油，每半年檢查一次油的質(zhì)量，定期更換油過濾器濾芯。每次開機(jī)前做好各項(xiàng)聯(lián)鎖試驗(yàn)，包含主機(jī)聯(lián)鎖跳閘和油泵互備聯(lián)鎖及防喘振閥聯(lián)鎖動作情況。對空壓機(jī)一級吸氣管道進(jìn)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(xiàn)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(jī)按照說明書要求進(jìn)行維保，并定期返廠，清除定子積灰、重新浸漆、修正滑環(huán)、檢查軸瓦，并作轉(zhuǎn)子動平衡。壓縮機(jī)定期進(jìn)行解體維保，對轉(zhuǎn)子清灰、涂色探傷、動平衡校驗(yàn)，檢查各軸瓦、密封磨損情況，增速機(jī)齒輪嚙合、復(fù)測調(diào)整，各聯(lián)軸器對中。

    由于空壓機(jī)屬于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝要求高，其檢修安裝質(zhì)量直接關(guān)乎空壓機(jī)能否實(shí)現(xiàn)長周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，故其維修工作最好邀請?jiān)O(shè)備廠家或?qū)I(yè)機(jī)構(gòu)人員現(xiàn)場指導(dǎo)或施工，以保證空壓機(jī)的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運(yùn)行。

    作者簡介

    吳波，男，1978年生，工程師，現(xiàn)在河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠從事設(shè)備管理技術(shù)工作