螺桿空壓機機架共振的分析與研究

伍 星

攀鋼發(fā)電廠 四川攀枝花市

1.概述

螺桿式空壓機廣泛用于冶金、機械、化工、地礦、電力等行業(yè)，發(fā)電廠有SRC330SW型、SRC-340型、SA250W-6K型、SA230型的空壓機15臺，其中雙螺桿空壓機有11臺，單螺桿式2臺，其他形式2臺。發(fā)電廠雙螺桿空壓機常見故障有機架共振、機頭振動大、電機振動大、排氣溫度高、排氣量不足、排氣壓力低、軸承溫度高等，在這些常見的故障中，以“機架共振”危害大，產(chǎn)生的后果最嚴重。在此針對SRC330SW型雙螺桿空壓機機架共振進行分析研究。

2.SRC330SW型空壓機的工作原理

SRC330SW型雙螺桿空壓機是一種雙軸容積式回轉(zhuǎn)型壓縮機。進氣口位于機頭上端，排氣口在機頭底部，兩只高精度陰、陽轉(zhuǎn)子平行安裝在機頭的機殼內(nèi)。陽轉(zhuǎn)子有4個齒，陰轉(zhuǎn)子有6個齒；齒形呈螺旋狀，兩者相互嚙合。電機通過1組高精度增速齒輪帶動陽轉(zhuǎn)子，并將轉(zhuǎn)速由電機的2950r/min增加到3800r/min。壓縮是通過陰、陽轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)互相嚙合來完成的，壓縮過程為吸氣→壓縮→排氣。合面移至排氣端面，此時齒溝空間為零，即完成“排氣過程”。與此同時，陰、陽轉(zhuǎn)子的另一對齒已轉(zhuǎn)至進氣端，形成最大空間，開始吸氣過程。由此開始一個新的壓縮循環(huán)。

3.SRC330SW型空壓機機架共振的危害

SRC330SW型空壓機電機固定在機架上，機頭固定在電機上。當(dāng)電機、機頭和機架的固有頻率相近時，產(chǎn)生了共振，再反映到電機和機頭上，使其振動值嚴重超標（最高達到了0.23mm）。此型號空壓機轉(zhuǎn)速非常高，機頭達到了3 800r/min，振動值超標，將減少軸承使用壽命、降低電機及機頭鋼件的強度、轉(zhuǎn)子的嚙合狀況變差等，最終可能發(fā)生空壓機飛車事故。

4.SRC330SW型空壓機機架共振的分析

（1）機架穩(wěn)固性差。SRC330SW型空壓機機架的底座部分由16#槽鋼制作，空壓機電機及機頭的全部重量及運行狀態(tài)下的振動都壓在底座上（圖1），對于轉(zhuǎn)速高、重量大的空壓機，其剛性結(jié)構(gòu)相對來說比較差。在基礎(chǔ)非常良好的情況下，底座的剛性不會發(fā)生改變，一旦基礎(chǔ)條件差，底座就會隨著空壓機運行時間變長而出現(xiàn)變形。底座出現(xiàn)變形后，與基礎(chǔ)接觸不嚴實，空壓機就像在沙地上運行一樣，振動非常大。

（2）機頭、電機與機架為剛性連接。SRC330SW型空壓機的電機靠螺栓連接在機架的底座上，屬于剛性連接；機頭是靠螺栓與管道、油細分離器連接，管道和油細分離器也是靠螺栓連接在機架的底座上，也屬于剛性。當(dāng)電機、機頭的振動直接傳遞給機架的底座，機架出現(xiàn)變形后，其振動將成倍增大，并返給電機和機頭，引起電機和機頭更大的振動。

（3）水泥基礎(chǔ)標號不夠。SRC330SW型空壓機的基礎(chǔ)由于歷史原因，水泥強度不夠，造成空壓機長時間運行后，水泥基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降，導(dǎo)致機架在基礎(chǔ)上接觸不嚴實，出現(xiàn)機架的底座變形。

5.SRC330SW型空壓機機架共振處理

通過查閱大量資料及多年檢修空壓機的經(jīng)驗，總結(jié)了處理發(fā)電廠SRC330SW型空壓機機架共振的方法。處理共振從3個方面著手，加固基礎(chǔ)、使機架底座與電機座分離和機頭增加減振裝置。

（1）加固基礎(chǔ)。將原水泥基礎(chǔ)拆除，重新澆注，并在重新澆注的混凝土內(nèi)植入鋼筋，增強基礎(chǔ)的牢固程度。由于要增加機頭的減震裝置，現(xiàn)有的位置無法安裝，只有提高電機、機頭的高度200mm。所以，在制作電機基礎(chǔ)時，將原標高增加200mm高，其他基礎(chǔ)的標高不變。在電機基礎(chǔ)位置預(yù)裝1塊1500mm×1500mm×20mm鋼板，在機頭基礎(chǔ)位置預(yù)裝一塊800mm×500mm×20mm鋼板，作為電機座及機頭的固定板。

（2）使機架底座與電機座分離。將電機座與機架底座割斷，重新在新澆注的基礎(chǔ)上制作電機底座，并固定在預(yù)埋的鋼板上，并用16#槽鋼加固剩余的機架底座。徹底將電機座與機架底座分離，并獨立于水泥基礎(chǔ)上（圖2）。

（3）機頭增加減振裝置。雖然電機與機架成功割斷，但機頭出口管還是與機架形成剛性連接。所以，在機頭出口與出口管間加裝減振裝置，讓機頭和電機產(chǎn)生的振動不能直接的反映給機架，并將振動值衰減后再傳遞出去，減小機架的振動。

圖1 空壓機安裝示意圖

圖2 處理后的空壓機安裝示意圖

6.處理前后對比

根據(jù)幾臺空壓機的振動情況，利用6#空壓機進行處理試驗。處理前測量各點的振動值（低頻值）見表1。

表1 處理前6#空壓機測量振動值 μm

根據(jù)發(fā)電廠《空壓機四大標準》中規(guī)定，其軸承振動的最高值為8.5μm。從表1可以看出，1#軸承垂直振動值達到9.1μm，2#軸承軸向振動值達到10.5μm，3#軸承垂直、水平振動值達到11μm以上，均超出最高值。

表2 處理后6#空壓機測量振動值 μm

按照制定的處理方案，經(jīng)過1個多月的處理后，6#空壓機各點的振動值見表2。

從表2可以看出，處理前振動值超標的幾個點在處理后都得到明顯的降低，有些值達到了優(yōu)秀的標準。