王東升 王長青 郝以彬 劉建勇

中國石油獨山子石化公司設備檢修公司乙烯鉗工車間新疆獨山子 833699

二空分TC1001B 空壓機為中國石油獨山子石化公司級關鍵機組， 其主油泵做為潤滑系統(tǒng)核心設備近兩年均出現(xiàn)了聯(lián)軸器斷裂的現(xiàn)象。 造成空壓機非計劃性停車，嚴重影響了裝置的平穩(wěn)生產。

1 結構原理

二空分TC1001B 空壓機由美國英格索蘭公司制造，為齒輪式多軸壓縮機，由電動機通過齒式聯(lián)軸器直接驅動增速機的大斜齒輪，三根單齒輪軸、單葉輪形式的轉子呈正三角形分布在增速機的主動齒輪圓周面上， 從而實現(xiàn)三級壓縮。 該機組主油泵型式為單螺桿泵，通過螺桿回轉運動腔體容積變化進而達到吸、壓油的作用，轉速為1450rpm，耗用功率為22kW。 機組和主油泵概貌圖見圖1。

2 故障現(xiàn)象

2017 年6 月26 日和2018 年4 月15 日兩次由于主油泵聯(lián)軸器斷裂致使油壓低，造成機組聯(lián)鎖停機。

圖1 TC1001B 空壓機機組和主油泵概貌圖

（1） 兩次故障均發(fā)現(xiàn)主油泵（軸頭泵）輪胎式彈性聯(lián)軸器在主油泵側撕裂，但上下兩瓣和電機側完好（圖2、圖3）。

圖2 2017 年6 月26 日斷裂圖

圖3 2018 年4 月15 日斷裂圖

（2） 聯(lián)軸器對輪與電機軸和主油泵軸配合的部分完好，螺栓緊固無松動，主油泵盤車良好，主油泵地腳螺栓緊固無松動，其他正常。

（3） 油泵底板變形較為嚴重（圖4）。

圖4 油泵底板變形

3 聯(lián)軸器斷裂原因分析

3.1 主油泵聯(lián)軸器結構選型分析

聯(lián)軸器為美國萊克斯諾公司生產的直孔軸套彈性體聯(lián)軸器（圖5），型號為E4-M，具有結構簡單、裝配時間短、無需潤滑等特點，并且有較高的強度和抗疲勞特性。 表1 為聯(lián)軸器的機械參數及工藝參數。

圖5 聯(lián)軸器結構圖

電機轉速為1450rpm，聯(lián)軸器軸徑為￠38。通過通過查看表1 的技術參數，認為選型符合要求，不存在選型不符的問題。

3.2 聯(lián)軸器材質的分析

聯(lián)軸器分為與電機軸和主油泵軸配合部分（材質均是鋼鐵、鍵連接）、彈性聯(lián)軸器的上下兩瓣部分（材質是鋼環(huán)與橡膠熱融連接）、與軸配合的部分和彈性聯(lián)軸器的上下兩瓣部分， 它們彼此通過8 個M5 的螺栓連接。 其中聯(lián)軸器上下兩瓣部分由于是通過鋼鐵與橡膠熱融連接，連接強度最為薄弱。

仔細查看聯(lián)軸器損壞部位， 正是聯(lián)軸器上下兩瓣部分的鋼環(huán)與橡膠熱融連接處，表現(xiàn)為瞬間撕裂狀況，從而使聯(lián)軸器出現(xiàn)故障，如圖6 所示。

圖6 聯(lián)軸器斷裂部位

通過查看聯(lián)軸器的運行情況（表2），發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器的運行周期變化極大， 分析原因認為是其質量缺陷造成了后期運行周期過短。

3.3 對中誤差、管線應力的影響

泵軸和驅動機必須進行對中， 防止那些可能或多余的力作用在軸上，進而導致振動超標造成斷裂。 該油泵底座存在變形，支撐剛性差。 在對中過程中要通過調整支撐以及油泵與支撐面來綜合的對中， 確保在其標準范圍內，如圖7 所示。

由于油泵吸入和排出側采用內螺紋連接的型式，必須采用精密配合的直圓柱外螺紋部件連接。 連接時避免不了會產生應力作用在泵上， 運行時就會造成振動增大，進而影響對中效果。

3.4 電機磁力中心線的影響

表1 機械參數及工藝參數

表2 油泵運行時間統(tǒng)計

圖7 直孔軸套聯(lián)軸器對中范圍圖

檢修中發(fā)現(xiàn)，兩聯(lián)軸器軸頭位置存在變化。 分析認為：由于該電機與壓縮機連接形式為齒式聯(lián)軸器，受電機磁力中心線影響， 整個轉子軸向在啟停時會有一定的竄量。 主電機無止推軸承，在開機、停機時受磁力線的影響，轉子軸向竄量達可達10mm 左右，此時主油泵聯(lián)軸器若軸向受拉伸力較大， 出現(xiàn)故障的可能性較大。 輪胎聯(lián)軸器承受旋轉扭矩和減緩傳遞振動的作用，對軸向拉伸承受能力有限，這樣容易造成聯(lián)軸器斷裂。而且輪胎聯(lián)軸器裂紋在不停機的情況下通過外觀檢查不易被發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測起來困難。

綜上所述， 聯(lián)軸器斷裂的主要原因在于其質量缺陷不易發(fā)現(xiàn)，以及對中和受電機磁力中心線影響較大。

4 處理措施及建議

4.1 處理措施

（1） 將電機與壓縮機齒式聯(lián)軸器改成膜片式聯(lián)軸器，這樣可以減少受磁力中心線影響，避免電機軸軸向竄量過大， 而且也節(jié)省了齒式聯(lián)軸器定期加潤滑造成的停機時間。

（2） 將油泵進出口斷開，更換輪胎聯(lián)軸器，進行對中；然后在油泵進出口徑向和軸向架表，緊固進出口連接螺栓，檢查管線有無應力附加在泵上，若有則及時調整泵體支撐消除應力后重新對中。

（3） 開展狀態(tài)監(jiān)測，對設備運行情況進行監(jiān)測分析，特別對異常數據進行分析并及時處理。

4.2 改進建議

（1） 由于輪胎聯(lián)軸器橡膠部分在采購驗貨時很難監(jiān)測其有無缺陷，建議選擇質量有保證的廠家。 由于橡膠難免老化，建議定期更換聯(lián)軸器。

（2） 對該空壓機的潤滑方式改為輔助油泵供油，且增加備用泵， 在運行油泵發(fā)生故障時可以自啟確保機組潤滑正常，從而減少關鍵機組停機頻次。

5 檢修后油泵運行情況

2018 年4 月16 日02：17 TC1001B 空壓機主油泵開機，運行正常。 連續(xù)監(jiān)測近兩個月，監(jiān)測結果見表3和圖8， 可見泵兩端軸承水平振動烈度均遠低于4.5mm/s ，加速度均值也偏低，溫度、聲音均正常，油泵運行趨勢平穩(wěn)。

6 結束語

表3 二空分TC1001B 主油泵狀態(tài)監(jiān)測表

圖8 油泵運行趨勢圖

一般大功率電機與油泵直連， 必須要考慮到電機磁力中心線是否影響油泵聯(lián)軸器的正常使用。 且輪胎式聯(lián)軸器要定期檢查和更換，以避免非計劃性檢修。