技师专业论文
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级：技师培训单位：日
期: 工种:化工机械维修工 题目：6M50空气-氮氢气压缩机连杆瓦及主轴瓦故障分析与处理
6M50空气-氮氢气压缩机 连杆瓦及主轴瓦故障分析与处理
作者：李强（四川美丰化工股份有限公司）
时间：2009年9月
摘要：本文是在对6M50压缩机的维修工作中总结的一些维修经验和维修方法。论文主要对压缩机的曲轴、连杆及大瓦出现的问题，和解决问题做出了细致的描述。
关键词：压缩机 连杆瓦 主轴瓦 曲轴 连杆 修复
一.前言
四川美丰化工化工股份有限公司（以下简称美丰公司）的6M50空气-氮氢气压缩机是公司日产600吨合成氨装置的主要设备，该设备共安装4台，自2006年7月带负荷投用以来故障频繁，其中3#机陆续出现气阀寿命短、活塞杆发热量大、主机润滑油油压偏低、油温偏高、连杆瓦及主轴瓦频繁被烧，2007年7月公司决定成立行技术攻关小组对1#机进行故障分析，并制定修复改造计划。
该机为电动、六级、六列、双作用对称平衡往复式压缩机，一至四段压缩介质为空气，
0五至六级压缩介质为氮氢气，
一、二列与
三、四列及
五、六列曲轴曲背互成120，主机采用稀油站集中供油润滑。 主要技术参数
空气流量（吸入状态）：193m³/min 氮氢气流量（吸入状态）：16m³/min 压缩机活塞行程：400㎜ 压缩机转速：300r/ min 活塞杆直径：130㎜ 压缩机轴功率：3200kw 曲轴：Φ360㎜ 电动机型号：TK3500-20/2600 额定功率：3500kw 额定电压：10000V 额定电流：234.1A 压缩机组总重量：114T 运动机构装置用油：N150机械油（GB443-84） 气缸润滑装置用油：HS19压缩机油（GB11120-89）
二.原因分析
针对连杆瓦及主轴瓦频繁损坏的问题对机组主要零部件进行检查分析认为，导致各连杆瓦及主轴瓦频繁损坏的主要原因有
1曲轴主轴中心线不同，导致机器运转时振动值大（但未超过设计最大允许值） 2各主轴颈和曲拐颈椭圆度、表面光洁度超差
3第一级和第五级曲拐不圆度、不圆柱度和锥度严重超标且拉坏形成的沟槽 4连杆大头孔椭圆度超差
5各主轴瓦和连杆大瓦装配间隙偏大
6主机润滑油供量不足、油压偏低、油温偏高 ㈠、其具体原因有曲轴 该曲轴材质为45#刚，加工过程中未按规定进行热处理，机械性能较差，轴颈表面硬度低，耐磨性差，表面粗糙未达到标准要求的光洁度，由于上述原因，制造厂轴与瓦的装配间隙留得过大；制造、装配等几方面原因造成轴瓦运行寿命低、轴颈、轴瓦形成严重非均匀磨损，往复撞击使轴瓦局部运行载荷严重超过设计指标。
㈡ 连杆
通过测量，由于加工原因造成连杆大瓦孔剖分面在不锁紧螺栓的自由状态下，接触面 2 积不到1/3，0.15㎜的塞尺能轻松穿过接触面的2/3以上的质量问题（见图1所示），当锁紧螺栓锁紧后连杆大头瓦孔就会出现失圆现象，形成连杆瓦与曲拐轴颈的接触面积不到50%，且部分瓦背不能与连杆瓦孔内圆面接触而悬空，轴瓦局部载荷严重超过允许载荷，大大降低了轴瓦的使用周期。
图一：连杆剖分面不平
㈢润滑系统存在严重缺陷 ①循环油温度偏高；
现状：润滑油温度44-49℃、油冷却器换热20㎡ ② 循环油量小；
现状：油泵打量250L/min ③ 供油总管至主轴颈、曲拐颈、连杆等部件供油管道系统管径偏小，主轴瓦、连杆大小瓦供油量小，润滑条件恶劣；
现状：各润滑油管道Φ14×
2、各接头内孔Φ10 ④ 油过滤器压差大，过滤效果差；
⑤ 曲轴箱盖上所设置呼吸器能力偏小，曲轴箱内热量易于富集，使曲轴箱内温度偏高，使油温偏高。
现状：呼吸器DN150 ⑥ 设计选择润滑油标准偏低；
现状：小厂生产的150#润滑油
三.修复改进措施
1.曲轴修复
曲轴主轴颈、曲拐颈全部拉损，其中有两道主轴颈和三道
曲拐颈严重拉坏，形成大片毛面和沟槽，公司决定将曲轴送往华西机器制造公司修磨，因轴长度为6.88米，重9.8吨，主轴中心与曲拐中心距为200㎜，轴径360㎜，华西机器制造公司现有的国内最大曲轴磨床经多次改进还是无法加工该曲轴。为保证系统的长周期运行、完成生产任务，公司决定抽调全公司的技术骨干用人工方法进行修复。
采用仪器测量，利用人工锉、磨及抛光等办法；第一步，先用外径千分尺对六道主轴颈和六道曲拐颈进行了评分度式的测量，每道轴颈轴向测6点，径向测12点，一道轴颈共测量72点，并对72个点的测量数据分析比对，根据测量轴的径向数据反映出轴的失差状况，确定锉削范围和锉削量，对偏差在0.03㎜以上的轴径进行人工锉削修复到轴颈标准规定技术要 3 求。锉削时选用进口的油光锉对确定范围分次锉削，每锉一次后用外径千分尺测量一次，根据在对称位置的不同差值锉削不同量，保证其每道轴颈同心度、圆度和圆柱度，当尺寸接近确定的修复尺寸时，用弧度测量块（该量块内径与曲轴轴颈同直径）合曲轴颈表面突出点，并锉磨突出点，就这样反复研刮，直到曲轴轴颈表面与量块面均匀接触，依次确定的修复最终尺寸。对于休整差值较小的部位，直接用油石研磨，步骤与锉削相同。第二步，采用180目的砂带在曲轴颈上做周向拉磨，对所有轴颈进一步研磨后，再使用400目的砂带继续精细研磨，结束研磨全面平分角度测量，分析结果是否达到修复尺寸，凡未达到要求部位，继续重复上述两个步骤。第三步，采用氧化铬抛光，在白布带上涂抹氧化铬，反复在曲轴径上作若干次周向拉动，最后用白布在曲轴颈上作周向抛光，尽可能使轴颈表面光洁度达到“镜面”标准，测量记录轴径直径尺寸形状位置公差，使其达到方案标准要求，（外径公差0―0.036㎜、表面光洁度达0.8微米）
2.连杆修复
采用手工修刮削剖分面和重新精镗大瓦孔修复连杆。
①.根据测量的超差值，对连杆剖分面用手工铲刮，用标准平板分
别对上、下两剖分平面用红丹着色找点，反复铲刮高点，反复测量，保证瓦孔圆柱母线与瓦孔轴心向线平行，直到剖分面接触达到标准为止。
②为了修复失圆差值（连杆孔失圆度最大达0.195㎜），方案确定进行精镗加工；装配好连杆剖分瓦盖，将连杆螺栓打压预紧到连杆的设计工作预紧压力（连杆螺栓是使用的液压拉申螺栓），并对连杆螺栓做上记号，使连杆螺栓与螺栓孔做到一一对应，以减少装配偏差，把连杆送到专业机械加工厂用高精度数控镗床修镗，消除其失圆度；为保证大、小头孔的平行度和垂直度，以大瓦内孔剖分直径为基准找正，用小瓦内母线孔作参考如（图 2）所示，同时找正，保证大小瓦头孔的轴心线的平行度，用大小孔同侧基准面找正大小头孔轴线的垂直度。修镗六道连杆大瓦孔到Φ380（﹢0.10―0.02），达到标准规定要求，保证了连杆瓦与连杆瓦孔的正常贴合和瓦与轴配合间隙符合标准要求。
3.配瓦
根据主轴颈、曲轴颈和连杆大瓦孔修复尺寸，配制不同公称内径的轴瓦。
由于各道轴颈原来超差值不同，损坏的程度不同，轴颈修复量必然不同，因而修复后的各轴颈不是一定值，因此轴颈修复后的每道轴瓦必须根据每道轴颈尺寸，重新考虑公称Φ360㎜轴径的配合公差尺寸，标准值应为0.35―0.40㎜，决定每一付瓦的具体有效内径与轴颈配合尺寸必须分别配制，即保证每付瓦在未研合瓦前，间隙应为0.30―0.35㎜，以此尺寸订制主轴瓦和连杆轴瓦。以此确保每道轴、瓦的正常间隙，使之运转过程中瓦与轴之间润滑油膜易于形成，提高润滑效果，同时避免因间隙过大而产生对瓦面的过大撞击力，延长轴瓦的使用寿命。
①配合主轴瓦；将下主轴瓦装入主轴承孔内着色涂上红丹，装上曲轴，并联接盘车器，然
图二：连杆大头孔加工找正
4 后装上轴承盖，启动盘车器使曲轴正、反盘车旋转，然后然后撤出上瓦盖，吊出曲轴，刮去下瓦上的高点，按前程序，反复数十次，刮去下上的高点，逐渐增加轴与瓦的接触面和接触 角，直到六道瓦与轴均匀接触所对的圆心角达到如(图3 )所示要求角度和接触点要求的均布为止；再修刮上瓦，直到上瓦上方间隙在0.35―0.40㎜间。
图三：瓦的接触角
②将连杆瓦装配到连杆大头孔内，用专制假轴修刮大瓦间隙到0.30―0.35㎜，用假轴配刮连杆上、下瓦的接触面，然后用装好上瓦盖的为研磨工装，与对应曲柄销上去配合瓦，反复刮去高点，直至瓦与轴均匀接触面达到规定的70%―75%，且使接触点的均布度达到规定要求。
③在所有瓦的间隙、接触面都达到规定要求后，在瓦与轴配合巴氏合金的表面上，均匀刮出5―7条/英寸鳞状凹痕，作为瓦面储油槽保证瓦与轴颈能形成良好的油膜。 4.改进润滑油路
增大循环油泵的供油量，由250L∕min提升到350L∕min；增加板式油冷却器换热面积，由原来20㎡增加到30㎡，控制冷却后油温在35℃以下；增大至主轴瓦、连杆大小瓦的供油管及管件的有效内径，由内径Φ10㎜的输油管径改大到Φ15㎜向主轴瓦、连杆大、小瓦供油，增大供油量；将原来DN150的呼吸器改为DN350，改善了曲轴箱散热效果；将原来150#的循环油改为高品质的进口无灰润滑油，保证润滑效果的良好。
四.效果检查
通过修复、装配，带负荷运行30天，该机各部件运行正常，各轴瓦温度均在44-45℃范围内，主机振动大大减小，润滑油温度也降到30℃左右。停机对本机的12道连杆大瓦、主轴瓦和曲轴进行检查，各瓦磨损均匀，无损坏现象，各曲轴颈表面光滑，无拉毛现象。
五.结论
1.改造方案理论充分，技术可行，用人工方式进行修复即锻炼了本厂的维修人员的技术又节约了维修费用。
2.各主轴瓦温度正常，曲轴、连杆组件及润滑系统等运行平稳，状态良好，运行指标优于其它三台，达到公司要求的维修目标，满足了系统的长周期运行。
3.接下来将对其它三台机器作同样的检查和修复，以形成更好的生产力。
参考文献
1 机械设计手册 成大先 主编 化学工业出版社
作者简介：李强 男 32岁 高级钳工 工作单位：四川美丰化工股份有限公司 化工检修
