呂文超1 呂永陽1 蘇萬青2 鬱海濤3 李鮮芳4
(1.吐哈石油勘(kān)探開發指揮(huī)部乙烷回收工程項目部;2.吐哈(hā)石油勘探開發指揮部(bù)油氣合作開發公司;3.吐哈石油機械(xiè)廠;4.吐哈石油天然氣化工廠)
摘 要:針對大型往複式壓(yā)縮機經過長期運轉後,曲軸(zhóu)主軸(zhóu)頸被曲軸油封磨出溝(gōu)槽導致油封(fēng)漏油(yóu)問題,提出(chū)了2種解決方案(àn)。其中方案(àn)2通(tōng)過機加工增加曲軸箱端蓋油封孔深(shēn)度的辦法比方案1修複(fù)曲(qǔ)軸油封更簡單(dān)快捷(jié)。方案2已應用到多台進口大型往複式壓縮機曲軸的修複,成功地解決了往複式壓縮機因曲軸主軸(zhóu)頸被磨出溝槽而導致油封漏油的問題,不僅縮短了修複(fù)周期,而且大大降低了維修成本,實施維修費用僅數百元。
關鍵詞(cí):往複式壓縮機;曲軸油(yóu)封;漏油;主軸頸;曲軸箱
曲(qǔ)軸油封漏油原(yuán)因分(fèn)析
壓縮(suō)機是在我國工礦企業及油氣田得到廣泛(fàn)應(yīng)用(yòng)的氣體增壓設備,主要用於空氣、氮氣、天然氣(qì)及(jí)其它烴類氣體的增壓(yā)。當壓縮機的進氣流量在(zài)300m
3/min以下且壓縮比較高時,通(tōng)常選用往複式壓縮機
[1]。
目前吐哈(hā)油田的幾十台大型進(jìn)口壓縮機絕大(dà)部分為往複式壓(yā)縮機,其轉速較(jiào)低(dī),曲軸(zhóu)箱內不帶壓,曲軸主軸(zhóu)頸與曲軸箱間隻存在封油問(wèn)題,所以一般采用油封作為曲軸的(de)軸封,這種密封形式是依靠油封唇口(kǒu)與曲軸主軸(zhóu)頸的貼合形成密封麵來達到(dào)封(fēng)油的目的。在壓縮機停機狀態下,由於曲軸油封的位置高於曲軸箱油麵,不會發生滲漏,但在壓縮機(jī)運轉過程中,如果密封不好,飛濺的(de)油會從油封與曲軸主軸頸(jǐng)的密封麵向外滲漏。曲軸油封(fēng)漏(lòu)油不(bú)僅造成大量潤滑油的浪費,而且還汙染機組及環境,同時,嚴重的漏油也無法保證機組長期(qī)穩定運行(háng)。鑒於此,必須對曲軸油封(fēng)的漏油問題及早做出診斷,找出(chū)原因並(bìng)予以排除。
一般認為,曲軸油封漏油主要是(shì)壓縮機長期(qī)使用後油封磨損、彈簧彈力減弱等原因造成(chéng)的。而(ér)采取的(de)辦法不外乎是換用新件,剪短(duǎn)彈簧(huáng)重新搭接以增加彈力等。大型進口往複式壓(yā)縮機的大修實踐證明,大修機組若存(cún)在曲軸油封漏(lòu)油問題,僅憑以上辦法往往不能解(jiě)決問題。如吐哈油田現有的大(dà)型(xíng)進(jìn)口往複式壓縮機普遍存(cún)在曲(qǔ)軸油封漏油(yóu)問(wèn)題,全部換用新件也很難解決。筆者現以鄯善采油廠3號L7042GSI/4RDS—3氣舉壓縮機的大修實踐(jiàn)對曲(qǔ)軸油封漏油問題進(jìn)行分析和研究。
鄯善采油廠3號氣舉壓縮機運(yùn)轉60000h後進入大修期。大修中更換了主軸承、曲軸油封等易損件,而曲軸油封的漏油問(wèn)題依然如故。通過拆檢排除了(le)安(ān)裝方(fāng)法(fǎ)不當、油封本身質量差(chà)、曲軸箱內壓過高、主(zhǔ)軸承間隙過大等因素的影響。在檢查曲軸油封所在位置(zhì)的軸頸表麵時發現(xiàn)存在(zài)明顯(xiǎn)溝槽,這(zhè)是曲軸油封漏油的原因所在。針對這一情況,可以預計其他已到大修期的機組可能也存在同(tóng)樣(yàng)問(wèn)題。為此,必須找到一種切實可行的解決辦(bàn)法來應對。
解決方案及可行性分析(xī)
1.方案1
由現場對鄯善采油廠3號氣舉壓縮機磨損軸頸的實際測量可以得知,軸頸直徑為171.41mm,溝槽寬度約3mm,深度約1mm,根據參(cān)考文獻
[2]可以采用補償的(de)方法,即采用金屬絲噴(pēn)塗、電(diàn)振動堆焊、鍍鐵、鍍鉻(gè)等方(fāng)法補(bǔ)償修複軸頸。其可行性分析如下:
(1)設備管(guǎn)理及維修人員對從美國(guó)進(jìn)口的壓縮機曲軸的材質不了解,修複後補償修複層與基(jī)體的(de)結合強(qiáng)度很難保證。
(2)補償修複層的強度和硬度因處理工藝複雜,具有不確定性。
(3)根據文獻
[2],不同的修複方法(fǎ)對軸頸尺寸、溝槽深度等初始數(shù)據有嚴格的限定,需要經過嚴格的鑒定程序才(cái)能確定是否具(jù)備修複條件,隻有滿足所有技術要求才能修複。
(4)修複後的曲軸(zhóu)需做動平衡試驗
[2],而對大型壓縮(suō)機(jī)組曲軸做動平(píng)衡試驗的設備目前國內甚少且受到地域限製。
(5)進口的大型往複式壓縮(suō)機價格高,為保證生(shēng)產的安全,一(yī)般要求大修(xiū)周期非常短,在很短的期限內不具備送外檢測、修複的條(tiáo)件。
(6)曲軸的鑒定及修複耗時長且費用高。
綜上所述,可(kě)以采用補償修(xiū)複方(fāng)法對曲軸進行修複,但該種方法存在(zài)周期長、工藝複雜(zá)、不確定性因素多、成本高(gāo)等缺點。
2.方案2
圖1所示為曲軸(zhóu)油封的密封(fēng)原理圖。曲軸油(yóu)封過盈裝配到曲軸箱端蓋(gài)的油封孔中,隨同端蓋固定到曲軸箱上,油封通過自(zì)緊彈簧將唇口抱緊到曲軸主軸頸上,形成一個通過(guò)P點的圓柱形密封麵。壓縮(suō)機運轉時,油(yóu)封唇(chún)口承(chéng)受曲軸高速運轉的摩(mó)擦力,經過長期運轉,油封唇口會磨損、老化,軸頸表麵(miàn)出現溝槽。通過3號氣舉壓縮機的受損軸頸現場觀察和測量發現,在軸頸上的溝槽兩側部分軸頸(jǐng)仍然完好,既然曲軸油封漏油主要是油(yóu)封所在位置的軸頸存(cún)在溝槽所致,如果在安(ān)裝油封時,錯開軸頸(jǐng)上的溝槽位置,即(jí)改變圖1中的c或f的尺寸,漏油問題便可得到排除。

圖1 曲軸油封密封(fēng)原理圖
圖2為3號氣舉壓縮機曲軸箱總成結構示意圖。由於受到止推軸承6和8的限位以及(jí)連杆軸頸與各壓縮缸間的對正要(yào)求,尺寸f不能調整,也就是不能調整曲軸相對於曲軸箱端蓋的軸向位置,此時隻能(néng)通過改變尺寸c的數值來(lái)調整,即調整油封的軸向安裝位置。由於曲軸箱(xiāng)端(duān)蓋的油封孔深度一般剛好使油(yóu)封安裝後端麵齊平,沒有餘量,無法向外調整,所以隻能采用增加端(duān)蓋上油封孔的深度向內調整(zhěng)的方法。
圖2 壓縮機曲軸箱總成結構(gòu)示意圖
1.曲軸;2.曲(qǔ)軸油封;3.曲軸箱端蓋;4.曲軸箱;5.連杆軸頸;6.後(hòu)止推軸承;7.主軸頸;8.前止(zhǐ)推軸承
根據(jù)現場經驗,曲軸(zhóu)箱端(duān)蓋(gài)油封孔的(de)加工深度應滿足下式:
Δc≥max(m+n+s+Δs,Δp)(1)
式中(zhōng) Δc———曲軸箱端蓋油封孔的加工深度;
m———壓縮機解體前的(de)後止推間隙;
n———壓縮(suō)機解(jiě)體前的前止推間隙;
s———標準(zhǔn)止推間隙的(de)上限;
Δs———標準止(zhǐ)推間隙的上限(xiàn)與下限差值(zhí);
Δp———曲軸主軸頸上的溝(gōu)槽總(zǒng)寬度。
就可行性而言,盡管采用方(fāng)案2需要破(pò)壞曲軸箱(xiāng)端蓋的原結構尺寸,但由於壓縮機曲軸箱端蓋是以封堵曲軸箱和密封(fēng)曲軸主軸頸為目的,其受力很小,且曲軸(zhóu)與曲軸箱端蓋的相對位置不變,通過機加(jiā)工增(zēng)加端蓋上油封孔的深度,將油(yóu)封的安裝位置內移是可行的。
方案2的應(yīng)用條件如下(xià):
(1)不同機組的(de)曲軸箱端蓋結構形式及厚度餘量不同,在端蓋(gài)機加工時,應對原有(yǒu)的回油結構做相應的改造,以(yǐ)確保改造後不影響油封的回油。
(2)在對曲軸箱端蓋進行機加工前必須權衡利弊,既不能影響曲軸箱端蓋的(de)強度,還應(yīng)避免帶來新的問題。
(3)用方案2的經驗公式計算油封孔的加工深度前(qián),應核實止推軸(zhóu)承的軸向安裝位置,確保再次安裝(zhuāng)時位置不改變。
(4)當新安裝的止推軸承(chéng)需要減小厚度調整止(zhǐ)推間隙時,應將減小量均分到前後止(zhǐ)推軸(zhóu)承上。
(5)假定機(jī)組檢修前後的兩側止推軸承磨損規律大致相同,且不存在嚴重偏磨。
(6)如果油封所在位置(zhì)的主軸頸上溝槽不止1道,應以溝槽(cáo)帶的Z大寬度作為曲軸主軸頸溝槽總寬度Δp。
(7)曲軸主軸頸(jǐng)上的溝槽(cáo)內側軸頸是完好的(de)。
3.2種方案對比
(1)方案1和方案(àn)2都(dōu)不能一次性解決曲軸油封漏油問題,兩者都是權宜之計,而且(qiě)2種方案的有效期至多為設備的1個大(dà)修期。
(2)方案1不破壞機(jī)組零部件的原結構尺寸並可反(fǎn)複使(shǐ)用,但補償修(xiū)複的(de)風險和(hé)費用較(jiào)大。
(3)方案2的使用(yòng)次數受到(dào)限製。但考慮到方案2的使用(yòng)周期是設備的1個大修期,相對於設備20萬h的設計壽命,采用方案2也不會超過3次;方案2簡單快捷修複費用低。
根(gēn)據吐(tǔ)哈油田的地(dì)域條件,並綜合考慮維修周(zhōu)期及維修(xiū)成本等因素,Z終選取方(fāng)案2作為排除曲軸油封漏油的(de)修複方案。
現場應用情況
從2004年開始,吐哈油田的多數大型往複式壓縮機進入(rù)大修期。針對機組長期(qī)服役(yì)後曲軸主軸頸磨損和曲軸油封漏油(yóu)的(de)問(wèn)題,先後(hòu)對(duì)鄯善(shàn)采(cǎi)油廠(chǎng)L7042GSI/4HOS—3氣舉壓縮機、丘陵采油廠16SGT/W74原料氣壓縮機和4RDS—3/YB630—2氣(qì)舉壓縮機等機組的曲軸油封進行了修複,使(shǐ)壓(yā)縮機曲軸油封的漏油問題(tí)得到徹底解(jiě)決,修(xiū)複後的機組Z長服役期已超過2a,至今未發生漏油問題。實施方案2的費用僅數百元。
確定以方案(àn)2作為Z終的修複方案,成功地解決了進口壓縮機長期服役後曲軸油(yóu)封漏油問題,大大(dà)縮(suō)短了(le)修複的周期,保障了機組大修計劃的順利實施,並大大降低了(le)預期的(de)維修成本。
參考文獻
[1]李國誠,諸林.油(yóu)氣田輕烴回收技術.成都:科學(xué)技(jì)術出版社,1998:126
[2]GB3802—83.汽(qì)車發動機曲軸修(xiū)理(lǐ)技術條件(jiàn).1983
來源:《石油機械》2007年第35卷第5期(qī)