如何有效利用螺桿壓縮機(jī)
螺桿壓縮機(jī)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、動(dòng)力平衡性好、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，成為礦山鉆機(jī)設(shè)備上鑿巖和排渣的首選風(fēng)源，涉及制造難度（螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制的刀具，在價(jià)格昂貴的專用設(shè)備上進(jìn)行加工，其高壓鑄造缸體的加工精度也有較高的要求）和市場(chǎng)數(shù)量（受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等方面的限制，螺桿壓縮機(jī)只能適用于中、低壓范圍，排氣壓力一般不能超過3.0MPa，因此不適合高壓場(chǎng)合；另外螺桿壓縮機(jī)依靠間隙密封氣體，目前一般只有容積流量大0.2m3/min，螺桿壓縮機(jī)才具有優(yōu)越的性能，決定了不能制成微型）的原因，國(guó)產(chǎn)化率并不高，多數(shù)國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)設(shè)備也選配價(jià)格較為昂貴的進(jìn)口螺桿壓縮機(jī)。根據(jù)螺桿壓縮機(jī)的工況分析和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)故障隱患的提前檢測(cè)并及時(shí)檢修，避免故障報(bào)廢，單臺(tái)設(shè)備能夠節(jié)約備件成本數(shù)十萬元。
螺桿壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)見圖1。
圖1 螺桿壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)圖
螺桿壓縮機(jī)的工作原理：1．進(jìn)氣過程：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開口時(shí)，其空間最大，此時(shí)轉(zhuǎn)子齒溝空間與進(jìn)氣口的相通，因在排氣時(shí)齒溝的氣體被完全排出，排氣完成時(shí)，齒溝處于真空狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)至進(jìn)氣口時(shí)，外界氣體即被吸入，沿軸向進(jìn)入陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。當(dāng)氣體充滿了整個(gè)齒溝時(shí)，轉(zhuǎn)子進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離機(jī)殼進(jìn)氣口，在齒溝的氣體即被封閉。
2．壓縮過程：陰陽轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時(shí)，其陰陽轉(zhuǎn)子齒尖會(huì)與機(jī)殼封閉，此時(shí)氣體在齒溝內(nèi)不再外流。其嚙合面逐漸向排氣端移動(dòng)。嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸變小，齒溝內(nèi)的氣體被壓縮壓力提高。
3．排氣過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣口相通時(shí)，被壓縮的氣體開始排出，直至齒尖與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時(shí)陰陽轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼排氣口的齒溝空間為0，即完成排氣過程，在此同時(shí)轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長(zhǎng)度又達(dá)到最長(zhǎng)，進(jìn)氣過程又再進(jìn)行。
從上述工作原理可以看出，螺桿壓縮機(jī)是一種工作容積作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的容積式氣體壓縮機(jī)械。氣體的壓縮依靠容積的變化來實(shí)現(xiàn)，而容積的變化又是借助壓縮機(jī)的一對(duì)轉(zhuǎn)子在機(jī)殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來達(dá)到。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)螺桿與螺桿的曲面之間、兩螺桿的四個(gè)端面與殼體之間都是非接觸的，直接接觸的是非動(dòng)力輸入端軸向受力的推力軸承和動(dòng)力輸入端徑向受力的向心滾柱軸承。
螺桿壓縮機(jī)的使用磨損年限與系統(tǒng)壓力成反比，例如在壓縮機(jī)油不受污染和正常換油的情況下，風(fēng)壓0.35MPa的KY250牙輪鉆機(jī)排渣壓縮機(jī)可正常使用3萬小時(shí)而未出現(xiàn)故障現(xiàn)象，而風(fēng)壓2.2MPa的Atlas860型高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)的壓縮機(jī)在7 000小時(shí)即出現(xiàn)了螺桿軸端斷裂現(xiàn)象。通過故障機(jī)解體發(fā)現(xiàn)螺桿端面有磨損，一螺桿軸斷，軸向力承重推力軸承輥?zhàn)硬糠贮c(diǎn)蝕，軸承外套斷裂并且內(nèi)側(cè)嚴(yán)重磨損。分析認(rèn)為，由于高風(fēng)壓造成螺桿軸端推力軸承受壓力較大，造成疲勞磨損，磨損的軸承軸向長(zhǎng)度損失造成螺桿沿受力方向串動(dòng)，使壓縮機(jī)缸體與螺桿端面0.2~0.3mm的間隙消失產(chǎn)生摩擦,螺桿扭矩增大斷裂后，溫控器報(bào)高溫故障停車。
對(duì)于上述損壞螺桿壓縮機(jī)，我們采取了斷軸修復(fù)措施，但不僅不能保證焊接強(qiáng)度，即使安裝時(shí)必須是同軸度也不能保證，再加上端面鑄鐵殼體磨損難于修復(fù)，只能采購近20萬元新備件。根據(jù)損壞原因分析，我們?cè)诟鼡Q上述壓縮機(jī)后對(duì)另外一臺(tái)同型鉆機(jī)的壓縮機(jī)進(jìn)行了解體檢查，發(fā)現(xiàn)造成上述故障的推力軸承也發(fā)生了點(diǎn)蝕，及時(shí)采購新軸承予以更換，包括較不容易損壞的僅受輕微徑向力的向心滾柱軸承。
上述檢修發(fā)生在2002年9月，兩臺(tái)設(shè)備于1995年采購?fù)度肷a(chǎn)，經(jīng)本次修復(fù)后一直正常使用到2008年。2008年7月，其中一臺(tái)鉆機(jī)工作幾小時(shí)后壓縮機(jī)溫度超過85°，清洗壓縮機(jī)機(jī)油散熱器和更換壓縮機(jī)油濾芯都不能降溫，檢查缸體底部出口閥內(nèi)磁鐵上有金屬屑,判斷修復(fù)后工作近6 000小時(shí)的軸承再次磨損。經(jīng)過解體壓縮機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)端面間隙消失，軸承確實(shí)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。由此證實(shí)了螺桿壓縮機(jī)磨損失效的主要形式為推力軸承磨損，判斷依據(jù)為長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后壓縮機(jī)油中出現(xiàn)鐵屑,及時(shí)解體更換受損軸承可繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn),避免新機(jī)采購成本損失。
來源：中國(guó)水泥
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