大型螺杆转子突然抱死怎么办？

故障概述

GML95型双螺杆压缩机是30万吨/年聚烯烃装置的常用机型。K-8200风机，型号GML95，每天不定时启动，主要用于B线掺混，每次运行4-5小时，每天运行2-3次，故障发生前累计运行7900小时。输送能力为4722Nm3/h，转速为7351rpm,轴功率243kW，入口liuliang6529m3/h。

故障发生后，调阅当天的风机运行的电流，运行曲线如下：

05：48 启动风机，进行掺混倒仓操作。

10：36 掺混倒仓完成，风机空载运行。

12：05 进行掺混倒仓操作。

16：22 风机出口电流高报跳车。内操发现掺混风机电流突然上涨至高报，风机停机。班组随即通知装置管理人员，同时，将设备断电。装置管理人员按照检查程序脱开联轴器，进行设备盘车，无法盘动，初步判断为轴承或转子损坏，迅速联系维保人员拆检。

通过拆检，解体检查发现：

1.1驱动轴及轴承未见明显异常；

1.2轴承箱齿轮未见明显损伤；

1.3阴阳转子啮合密封线部位有磨损（见标注1）；阳转子非驱动端端面磨损严重（见标注2）；靠近转子两侧端部的阴阳转子密封线配合型线磨损严重（见标注3）

1.4 机壳（阳转子非驱端处）出现三处裂纹

1.5 阳转子非驱动端调心滚子轴承（起轴向定位作用）外圈与定位盘磨损（见标注5）轴承外圈安装定位环上的销钉已变形（见标注6）

1.6 阳转子驱动端径向轴承保持架损坏，轴承滚柱变形、磨损并混乱排列。

1.7 转子轴装密封处出现约1/6周长的烧痕，

1.8 转子端面有约2/3圆周与壳体端发生磨损。

1.9 主转子轴弯曲偏离中心2.7mm；副转子轴弯曲偏离中心2.0mm。

2.0 主、副转子外圆均直径磨小约2.9mm。

2故障原因分析

综合拆检情况，对故障可能产生的原因进行分析如下：

2.1 结合润滑油油质分析结果为合格，油品更换周期4000小时未到，油压3.2bar在要求范围内（1.8-5.5bar），且油压设有联锁停机，初步判断润滑情况良好；排除润滑不良引起的轴承损坏造成的抱轴。

2.2 根据巡检记录，风机入口压力-30kPa，大于厂家要求的-45kPa值，且现场检查入口滤网，未发现有破损情况，各项参数均显示正常，现场巡检时，未发生异响，排除压缩机内进入异物导致转子抱死。

2.3 根据风机的拆检情况：整体来看，阴阳转子俩端面处磨损严重，中心处磨损较轻；阳转子驱动端径向轴承保持架损坏，轴承滚柱变形、磨损并混乱排列；非驱动端轴承保持相对完好，内侧止推轴承与定位盘有受力磨损痕迹，轴承外圈安装定位环上的销钉已变形；转子端面有约2/3圆周与壳体端发生磨损；转子轴装密封处出现约1/6周长的烧痕；说明转子在高速运转过程中不是整体的轴向串动，而是转子啮合过程发生倾斜，转子径向方向发生位移变形。

2.3 从运行分析来看。由于压缩机运转中出口温度高，压力大，再加上转子转速高达7351rpm,对阴阳转子顶间隙，端面间隙，相互啮合间隙要求极高。转子在运转中，由于转子变形，发生转子啮合摩擦和端面与壳体端面瞬间摩擦，造成局部温度瞬间升高，使得阴阳转子啮合间隙和端面间隙更加变小，瞬间抱轴。

综上，联系到驱动端径向轴承保持架损坏，轴承滚柱变形、磨损并混乱排列，推断驱动端径向轴承在运行过程中失效是造成设备故障的主要原因。

2.4 驱动端径向轴承运行中的失效原因

考虑到类似的设备故障、故障部位以及使用的环境，失效的原因主要有以下几个方面：

2.4.1 阳转子驱动端轴承可能存在缺陷。

2.4.2 螺杆压缩机在力的计算或轴承选用上可能失当。

2.4.3 该螺杆压缩机没有外置润滑油泵，只是在轴的末端带有润滑油泵，压缩机在启动瞬间，该设备轴承没有油的注入，润滑上存在隐患，尤其是频繁启动，更加加速轴承的失效。

2.4.4 装置生产整体负荷较高，达到了120%，加速了轴承的失效。

2.4.5 润滑油故障。机器位于高寒环境地域，冬季寒冷时节温度达零下30余度，严重影响润滑油流动性。加之，该机器原装轴承润滑喷嘴喷油通径只有0.06mm，当遭遇极寒冷时段，在润滑油流动性变差条件下，机器初始启动的一个时段内，轴承少油甚至失油是，轴承受损亦成必然。随着轴承受损程度积累，机器高速运行，不确定诱因导致瞬间轴承崩溃的几率大增，亦会出现寒冷季节轴承少油、失油导致的轴承损伤，在非寒冷季节轴承崩溃。一般情况下，寒冷季节因润滑油流动性变差导致轴承少油、失油致使轴承损伤崩溃，常发生在寒冷季节。

3缺陷修复

3.1 转子轴修复，由于转子轴弯曲，转子外圆不规则磨损，转子失去参考中心，且没有完整的位置可做中心基准。我们采用冷焊工艺，补足转子轴尺寸，以原始未磨损的部分转子凹槽点为基准点，反复调整同圆周上四（六）个凹槽点，使之处在同一圆周上，再用不同位置的凹槽点进行校验，以此反复，直至确保转子中心找正；固定转子轴后，在转子轴两端车成基准位，以此为基准位，在转子轴两端完成打转子中心孔，然后，车、磨等，恢复转子轴原始尺寸参数。

3.2 转子叶外圆、叶面修复，转子叶外圆修复，采用压片滚焊修补工艺，根据外圆磨损轮廓，把不同厚度的压片，剪成与转子叶外圆磨损部位形状完全相同的压片，逐层滚焊，堆出与原始转子曲面一致的滚焊层，修磨抛光即可；转子叶面修补，先制作一个与两转子中心距完全一致工装，把磨损转子固定，以此测量转子叶面不同部位的磨损量，根据不同部位转子叶面磨损量，选取0.05~0.20mm不同标准压片，滚焊至合格尺寸，抛光即可。

3.3 外壳修复，采用冷焊工艺，补焊至设计厚度后，镗、珩磨之合格。

3.4 机身一体端盖裂纹修复，采用钻孔连续镶螺丝方法修补至合格。

3.5 其他部位修复，均采取冷焊、车、镗、磨常规方法修复至合格。

4效果

该机损坏程度，经寻找多个厂家试图修复，均被结论报废，后经我公司与陕西关中压缩机制造有限公司工程师刘安才联合攻关，采用上述方法修复后，该机运行各项参数合格。截止目前，已稳定运行3000余小时，未出现瑕疵。

5预防措施

为预防类似压缩机故障的产生，需要加强风机的日常操作维护。

5.1 对设备来讲，振动为故障之源，要坚持做好压缩机振动测量并记录，观察趋势。发现趋势状态变差，要及时停车进行维修维护；

5.2 各加强巡检，检查风机运行情况及各参数，是否有异响；

5.3 严格按照厂家要求的油品更换周期4000小时更换新油、油滤，确保润滑合格。

5.4 确保空滤等备件合格，并严格按照求4000小时更换空滤，若环境较差，应加大清理或更换频次，保证无异物吸入；

5.5 冬季及时投运隔音罩内暖气，保证压缩机本体的启动温度15度以上，防止润滑油低温流动性变差，导致轴承少油、失油。

5.6 加强与螺杆压缩机制造商的沟通，就压缩机在力的计算或轴承选用进行探讨。

5.7 在满足装置生产的条件下，尽量减少启动频次和增加送料掺混时间，以减小压缩机负荷量。

5.8 定期做好检修维护和保养。

为什么螺杆机更普及？看看把人逼疯的往复压缩机你就知道了

一、往复式压缩机诊断方法的研究现状

在工业上被广泛使用的往复式压缩机，故障诊断比较复杂，所以国内外学者一直以来都很关注对它的研究。

在国外，美国学者曾经利用气缸内侧的压力信号图像判断气阀故障及活塞环的磨损；学者对千余种不同类型的压缩机建立了常规性参数数据库，确定评定参数，以判断压缩机的工作状态等。

在国内，有些专家对往复式压缩机的缸盖振动信号进行过简单的分析，也有人在缸盖振动信号对缸内气体压力的影响方面进行过研究。

有些学者在压缩机的常规性能参数的监测和控制方面做了大量的工作，就是为了能够改变目前压缩机操作人员用耳听、眼看，凭借经验判断故障的局面，而是有实际强有力的证据得到的检测结果。

然而，由于往复式压缩机结构比较复杂，根据当前的研究状况以及研究资料表明，我们需要完善计算机技术和人工智能领域的专家系统和神经网络技术的初步使用，使在故障诊断技术领域能够有一套像旋转机械那样成熟的，得到人们普遍认可和广泛应用的诊断系统，以供选择并获得往复式压缩机工作状态的有效特征参数。

仅仅采取先凭经验或设想去确定和试凑特征参数，然后再进行实验验证的方法是不充分的，且不能找出特征参数，与实际的应用还是有一定的出入的，这同往复式压缩机在工业中的重要地位是不相称的。

二、往复式压缩机热力性能的故障及机理

（一）常见往复式压缩机热力性能故障类型及起因是各种各样的

从相关资料和研究中可知，造成往复式压缩机热力故障的主要原因为填料函和气阀等易损件的损坏。填料函的故障大大降低了排气量、使得压比失调等。

资料表明，气阀故障占往复式压缩机故障总数的60%，气阀故障可导致压比失调、排气温度增高、排气量降低等，严重时甚至可拉毛气缸导致机组报废。在实际生产中，现场操作人员常根据它来进行诊断。

（二）往复式压缩机机械功能的故障及机理

常见往复式压缩机机械性能故障类型及起因也是多方面的。

在生产过程中典型的机械故障有阀片碎裂、十字头及活塞杆断裂、活塞环断裂、汽缸开裂、汽缸和汽缸盖破裂、曲轴断裂、连杆断裂和变形、连杆螺栓断裂、活塞卡住与开裂、机身断裂和烧瓦、电机故障等。

实践证明，气阀故障的诊断在往复式压缩机故障诊断中是很重要的，但活塞杆断裂、裂纹事故也较常见。由于运动件较多，大多数还是机械性能故障。

三、往复式压缩机状态监测、故障诊断方法及原理和技术特点

往复式压缩机是一种复杂的机械设备，其状态监测和故障诊断的技术手段和方法也很多。通常采用的是在线间接诊断方法，即通过二次诊断信息来间接判断其中关键零部件的状态变化。

常见的方法有：直观检测、热力性能参数监测、振动噪声监测、润滑油液分析、专家系统和神经网络等。

（一）直观检测

压缩机操作人员仅用耳听、眼看、凭借经验判断设备的故障。随着机械设备朝着高度自动化的方向发展，该方法已无法满足目前往复式压缩机故障诊断的要求。

（二）热力性能参数监测

测量热力性能参数，并据此判断往复式压缩机状态，从而诊断故障的研究。

一般通过仪表监测压缩机的油温、水温、排气量、排气压力、冷却水量等，为查找有关部件的故障提供有用的信息。

由于该方法对故障点缺乏准确性及预测性，目前主要用于监测工艺参数及压缩机的运行状态。

（三）振动噪声监测

振动监测诊断往复式压缩机故障，在实验室已取得了许多研究成果。

利用机器表面振动信号诊断活塞与气缸磨损、气阀漏气和主轴承状态；在气缸头安装振动传感器，通过分析振动信号诊断缸内故障；利用振动信号诊断往复式压缩机主轴承故障；利用润滑油管路内的压力波信号诊断往复式压缩机轴承故障等。

但由于背景噪声干扰大，往复式机械工况的变化导致其信号的非平稳性，缺少性能可靠的传感器等原因，因此到现在为止还没有被广泛的运用。

（四）油液监测

润滑油油液分析分为两大类：一类是油液本身物理化学性能的分析，润滑油的粘度、酸度、水分、燃点、闪点等；另一类是油液中摩擦副磨损信息的分析，包括光谱分析、铁谱分析、颗粒计数等。

该方法的实施过程包括取样、样品制备、获得监测数据、形成诊断结论等步骤。润滑油中磨粒监测技术则可分为在线和离线两大类。

离线监测技术主要有油液光谱分析、铁谱分析及利用扫描电子显微镜和能谱仪分析铁谱谱片等；在线监测技术主要有颗粒计数器、在线式铁谱仪等，已经投入使用的主要有光学型磨损颗粒计数器，电磁型磨损颗粒计数器，尚未投入实际使用但已在研究的有X射线磨损颗粒在线监测仪，超声磨损颗粒监测仪等。

（五）人工智能诊断

随着计算机技术的不断进步，人工智能诊断系统被应用于工业生产的各个领域，压缩机的故障诊断也不例外。

人工智能诊断是一种使用专家系统和神经网络系统，人工神经网络具有自学性和组织性特点，具备联想记忆功能，能从设备故障中学习、积累经验，并借助故障方面的知识，同时以一些搜索方式和推理方式作为辅助，对较为复杂的系统故障进行诊断的智能化计算机程序系统。

其所具有的优势是诊断方式较为简单快捷且解释机制强，但缺陷是推理机制太过简单且所借助的知识是否可靠等等。

（六）早期预警技术

早期预警技术能够对设备的异常信息做出快速的分析和判断，并准确地得出设备当前时刻的异常信息、开停车状态、异常诊断结论等信息，进而主动反馈输出结果，有效辅助现场工作人员对设备进行统一管理。

当前主要的研究方向包括气阀故障及预警、活塞杆断裂故障及预警、大头瓦磨损故障及预警等等，并通过相关实验得出了相应的结论，在减少故障发生方面起到了至关重要的作用。

随着研究的不断深入，越来越多的典型故障决策模型将会建立起来，诊断经验的积累不断增多，决策模型和预警方法将会进一步改进tisheng，tigao对故障诊断的准确性，保证设备的正常运行。

四、对于往复式压缩机中出现问题的对策

对于往复式压缩机热力性能故障中的问题的类型，其主要是：

（1）排气量不足；

（2）温度异常。

其对策：

（1）对于排气量不足

a. 进气滤清器的故障，应定期清洗滤清器，对气阀板、阀片上的污垢进行清洗，有利于空压机保持正常排气量。常规情况下每200小时应清洗一次滤清器，每500～800小时应清洗一次气阀。

b. 气缸、活塞、活塞环磨损严重超差，使有关间隙增大，泄漏量增大，影响排气量。属于正常磨损的，应及时更换易损件，如活塞环等。属于安装不当、间隙不合适时，应按图纸进行纠正；无图纸时，可按经验资料，活塞与气缸之间沿圆周的间隙，为铸铁活塞时，间隙为气缸直径的0.06％～009％；为铝合金活塞时，间隙为气缸直径的0.12％～0.18％；钢活塞可取铝合金活塞的较小值。

c. 压缩机转速降低，因为空气压缩机的排气量是按一定的海拔高度、吸气温度、湿度设计的，所有使用不能超过标准的高原，就不会导致吸气压力降低，使排气量降低。

d. 润滑油质量不好，应选择高质量的润滑油。长期工作后，润滑油会含有杂质、灰尘，要进行过滤。一般情况，每500～800小时应更换一次机油，并对前一次使用的机油进行过滤。

（2）对于温度异常

a. 中间冷却效率低，或者中冷却器内结水垢影响换热，则后一级的吸气温度必然升高，排气温度也会增高。

b. 气阀漏气、活塞环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且会使级间压力发生变化，压力比高于正常值均会使排气温度升高。

c. 水冷式压缩机，缺水或水量不足时均会使排气温度升高。

对于往复式压缩机机械功能的故障中的类型其主要表现为异常振动、异常响声。

往复压缩机由于存在旋转惯性力、往复惯性力及力矩，将会引起机械及基础的振动。

主要部位包括气缸和机体部分振动：

（1）气缸部分

a. 气缸内侵入杂物，应排除夹杂物；

b. 填料、托瓦或活塞环异常磨损，轴向间隙大，应更换部件；

c. 管线强制振动，应加强管线支承；

d. 气缸与十字头滑道的同心度不正，应重找同心度；

e. 缸套定位不好或其他原因，连接部位存在松动；

f. 气阀工作状态不好。

（2）机体部分振动

a. 往复惯性力和力矩没有平衡好；

b. 曲轴中心线与机身滑道中心线不垂直；

c. 对称平衡型压缩机机身的主轴承不同心；

d. 机身水平度不符合要求；

e. 运动部件连接不牢固；

f. 地脚螺栓松动。

（3）故障解决方法

a. 气缸余隙容积过大，调整气缸余隙尺寸；

b. 吸排气阀咬住，拆开气阀，清洗、修理或更换；

c. 吸排气阀不严密或活塞环漏气，清洗或进行更换；

d. 吸排气阀、管通道截面积小，清洗过滤器，检查吸气阀和排气管路的通道面积。