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摘要：本文通过对气柜单元（232）尾气回收机组喷柴油式螺杆压缩机同步齿轮端振动原因进行了分析，查找出影响机组安稳运行的因素，并提出可行的改进措施，为压缩机组的长期平稳、安全运行提供保证，产生了良好的经济效益和社会环保效益。
关键词：螺杆压缩机；同步齿轮；振动；改进
1.概述
气柜装置（232单元）螺杆压缩机在运行过程中一直存在振动超标情况，严重影响机组安稳运行。火炬尾气主要来自炼油装置如常减压、催化、裂解、焦化、加氢、等装置， 并含有焦炭等颗粒性杂质。为了保证这些含杂质尾气的正常输送，根据各种机型的特点， 选用了螺杆压缩机三台型号为LG36/0.65的国产喷柴油式螺杆压缩机，其中232-K-01B压缩机组在运行过程中振动严重超标，232-K-01A/C机组振动接近连锁停机值，如不及时解决， 将对机组的安全运行及寿命产生不利影响。
2.机组的结构及原理
2.1.主机结构
该机组为单级喷液螺杆压缩机，主要由壳体中段、前后端盖、阳转子、阴转子、迷宫密封、机械密封、轴承箱及轴承、 同步齿轮、平衡活塞组成，通过联轴器与电机联接。
2.2.工作原理
本螺杆压缩机组是依靠在断面为双圆相交的壳体内，装有一对转子（含阳转子和阴转子）。阳转子有四个齿，阴转子有六个齿，两根转子相互啮合。作相反方向的旋转运动，当阳转子旋转一周，阴转子旋转2/3周，或者说，阳子的转速比阴转子的转速快50%。在壳体的吸气端座上开有一定形状的吸气口，当齿槽与吸气口相通时，就开始吸气过程，随着螺杆的旋转，齿槽脱离吸气口，一对齿槽空间吸满尾气，螺杆继续旋转，两螺杆的齿与齿槽相互啮合，有壳体、啮合的螺杆和排汽端座组成的齿槽封闭容积变小，而且位置向排汽端移动，完成了对尾气的压缩和输送，在气体的压缩过程中，选择从壳体的上部或吸气端喷入柴油进行冷却，从而降低了被压缩机体的温度，从而提高单级压缩比及气密性，喷入的柴油与被压缩机的气体一起经出口排出，进入气液分液罐，通过分液罐使气液两相分离，气体被输送供其他装置使用， 而柴油冷却器、柴油过滤器后循环使用，在气液分离罐中有一少部分柴油随气体流失，损失的柴油量累计到一定程度后，自动补液线启动，进行补液，保证柴油循环量满足要求。
2.3.主要技术参数
压缩介质： 炼油装置尾气
进气压力： 0 . 035Mpa （表压）
排气压力： 0 . 65Mpa （表压）
排气量： 30m 3/min （吸入状态）
进气温度： ≤40℃
排气温度： ≤95℃
主电机转速： 1487r/min
电机功率： 280kW；
润滑方式： 压力油润滑
3.机组振动超标原因分析
2010年5月份接手此套装置的维护工作时，机组就处于振动烈度超标状态运行，我们查阅了其从安装试运到我们接手这段时期的运行记录，结果表明，该机组从运行半年以后振动烈度逐渐上升，到我们接手维护时已经运行2年多，一直处于带病运行，最大振动烈度值为17. 5mm/s （在压缩机入口端轴承的水平方向）。按振动标准（参照A P I、ISO标准） 振动烈度运行限值（报警值） 为7 .1 mm/s， 停机值为11 . 2 mm/s 机组振动严重超标。为此， 我们从各个方面进行原因分析。
3.1.检查机组对中方面的影响
在查阅了机组安装交工资料及设备随机资料后，确认机组安装施工严格按照相关标准规范进行并验收合格， 分别用激光对中仪和百分表多机组对中情况进行了复测，检测发现机组本体吸入口端右侧地脚螺栓存在虚脚，机组与台板接触面与其他3个接触面相比较低0.05mm，造成在找正对中完成把紧地脚螺栓时产生机组偏高，机组端联轴器上仰，对中数据不符合要求，是影响引起机组振动的重要原因。
3.2.检查管线产生的影响
检查进出口管线对机组振动的影响，拆开机组入口波纹管膨胀节下端及出口法兰，发现出口法兰螺栓孔与机身螺栓孔吻合，没有偏差，法兰口四周间隙均匀，消除了出口管线对机组的影响，检查入口膨胀节下法兰与机身螺栓孔的位置，发现螺栓孔偏差5mm左右，将入口波纹管膨胀节拆离，将膨胀节从圆周方向分成几等分做好标记，分别测量膨胀节长度，发现膨胀节长度不均，最大偏差有6mm，确定为膨胀节变形，对入口管线挂架进行检查，发现入口管线挂架倾斜，最大倾斜约5°左右，与法兰口螺栓相差5mm基本吻合，确定入口管线倾斜为影响机组振动的重要原因。
3.3.装配的影响
对机组进行解体大修，检查测量各部间隙，转子排气间隙阳转子为0.18mm，阴转子为0.17mm，阴、阳转子啮合间隙为0.32mm，调整同步齿轮啮合间隙达到0.02mm，同步齿轮由大、小两个齿轮组成， 大齿轮由厚齿圈、薄齿圈、轮毂三部分组成；，安装在阴转子入口端，小齿轮整体安装在在阳转子入口端。前后端轴承定好位后，在实际中心距下， 调整两转子至均匀间隙位置，使小齿轮与大齿轮之厚齿圈接触， 同时反向旋转薄齿圈， 使之与小齿轮维持0. 01～ 0. 02mm 的间隙， 锁紧大齿轮， 上好定位销， 翻上保险边， 安装好联轴器，与转子共做动平衡。并对阴、阳做过转子动平衡试验，试验结果表明， 转子动平衡良好， 基本可以排除转子动不平衡引发机组振动的因素。
3.4.基础的影响
对机组混凝土基础进行检查，发现基础振动较小，但机组的4个地脚支撑部位振动较大，经分析得出，基础地脚支撑部位刚度较小，是机组引起机组振动的另一原因。
3.5.喷液方式的影响
该机组采用两路喷液方式，一路为循环喷液系统，一路为补液喷液系统，循环喷液系统即从压缩机出口气液分离罐出来的柴油经冷却器、润滑油过滤器从机身中部上盖处直接喷在阴阳转子上，流速较高、雾化效果不好，对阴阳转子产生的冲击较大，是引起转子振动的原因，另一路为自动补液线，从机组入口经喷嘴进行雾化后，与尾气混合进入螺杆间形成气液两相，在转子之间形成密闭空间，进行压缩，经出口分液罐后循环使用，从机身上盖进入机体内部，反复对螺杆形成较大冲击，由此分析喷液方式对机组转动影响较大。 3.6.喷液理化因素的影响
为查明喷液理化因素对机组振动的影响，我们对喷液介质进行理化分析，分析表明液体中含有砂及金属等硬质颗粒，造成机组喷液管线双联过滤器压差高，经常堵塞，杂质随液体进入机组，对机组产生影响，对整个系统进行分析，砂及金属等硬质颗粒来源可能存在以下几个方面：
3.6.1.尾气中含有硬质颗粒经气液两相在分离器中分开始带入液体中；
3.6.2.喷液管线本身酸洗不彻底，含有焊渣、毛刺等形成硬质颗粒随液体进入机体；
3.6.3.喷液补液罐内存在杂质等颗粒。
4. 针对上述原因采取的改进措施
4.1.消除虚脚引起的电机与压缩机转子对中不良
利用激光对中仪器对机组支撑虚脚进行测试，最后考虑到机组重量，机组中心分布，各地脚结合面载荷基本分布均匀，在确保接触面积，保证载荷分布没发生大浮动的变化前提下，采用在地脚结合面加紫铜皮垫片的方法，使消除了因虚脚对找正对中的影响，确保对中数据在规定范围内。
4.2.消除入口管线挂架偏斜及膨胀节变形
根据原因分析，对入口管线吊架进行调整，确保管线法兰孔与机组入口螺栓孔重合，消除管线别劲而产生的内应力，更换入口波纹管膨胀节，规范膨胀节的安装方法，先将膨胀节预拉紧螺栓按照要求均匀拉紧，装好密封垫，将膨胀节整体安装在入口管线上，注意方向不要装反，膨胀节上下法兰面螺栓大小不同，安装好入口短节，穿好膨胀节与入口短节连接螺栓，对称逐渐松开膨胀节预拉紧螺栓，使之与入口短节法兰间隙达到要求，转好密封垫片，把紧入口短节与膨胀节连接螺栓，完全松开膨胀节预拉紧螺栓，使膨胀节处于自然状态。
4.3.检修过程质量管控
按照间隙标准对调整好转子同步齿轮间隙，确保安装紧固，消除同步齿轮啮合不良引起的机组振动。
4.4.消除基础刚度不够的影响
针对机组基础支撑刚度不足问题，我们采用加筋板进行加固，在基础四个支腿外侧横向及纵向分别焊接厚度为22mm的梯形筋板，改变基础固有频率，增加基础刚度，复测基础支撑在焊接筋板过程中是否出现热变形，对基础支撑出现的微变形进行修复，采用框式水平仪对基础支撑接触面进行检查，并用锉刀进行修研，用标准块进行研磨，确保机组与基础支撑接触面在80%以上，避免出现因基础支撑接触面不平使载荷分配不均匀而引起振动。
4.5.对喷液方式的改进
由原来的机体中部喷液方式改为入口喷液方式，减少喷入液体对转子产生的冲击力，加工盲盖将原来中部喷液口封死，由于取消了中部循环喷液线，改为入口喷液，液体在同一封闭空间被压缩的时间增长，产生的热量增加，冷却效果降低，因此在入口喷液处加工一个喷嘴，喷嘴管状，在管壁上绕环状钻12个4.5mm小孔，小孔呈锥形，这样增大了喷液量，由于锥形孔的存在，使喷液雾化效果较好，减小了对转子的冲击。在保证机组出口温度的情况下，尽量使喷液量小，并循环冷却。
4.6.消除喷液理化指标的影响
4.6.1.检查更换入口过滤器机组，发现入口过滤器内含有大量杂质，部分滤网孔洞已破损，一些杂质所尾气进入机体内部，经分液罐分离后混入喷液中，随喷液循环。对机体产生影响。
4.6.2.对机组所有喷液管线进行检查，各处焊口焊缝表面无气孔，无夹渣、飞溅及裂纹，未发现有弧坑缩孔，管线焊接质量完好，排除因管线酸洗、钝化不良而引起理化指标超标。
4.6.3.对所喷介质油箱进行检查，发现油箱上部人孔密封垫损坏，细小的杂质可通过破损的垫片掉落到油箱里，油箱底部有一层浑浊的污泥，介质理化指标严重超标，对补液泵入口过滤器进行解体检查，发现滤网局部堵塞，并存在破裂现象，安排对喷液介质油箱进行彻底清洗，对补液泵入口滤网进行了更换，在油箱上盖人孔处用5mm胶皮作为密封垫进行密封。确保油箱不因外界杂质进入而是喷液介质受到污染。
5.改进效果验证
在对机组进行对中情况调整、入口管线挂架调整、入口膨胀节更换、基础支撑刚度增大及喷液方式等一系列改进后，开机验证改进效果，机组振动烈度最大值由原来的17. 5mm/s降至6.5mm/s，经过几天的运行，在保证出口温度的同时对喷液量做了微调整后，机组振动值稳定在5.3mm/s左右，通过两年多来的运行， 该机组一直运行平稳，振动烈度未出现大范围的波动，有力地保证了装置尾气的全面回收。
6.经济性分析
6.1.直接经济效益
该压缩机组投用使用并稳定运行后，经过以上的方法进行改造，总计投入费用8万元（包括材料及人工）， 按每月可回收低压瓦斯980t， 每年可回收低压瓦斯11760t， 按1200 元/吨计算， 每年可增加效益近1411万元。
6.2.社会环保效益
螺杆压缩机组稳定运行后，使得大量的过剩瓦斯得以回收利用， 避免了火炬排放， 减少了噪音和环境污染， 产生了较好的社会环保效益。
参考文献：
[1]LGF18.5型双螺杆压缩机故障分析 .杨丽珍 《压缩机技术》 2011年04期
[2]喷油双螺杆空气压缩机运行故障分析处理. 赵利民《机械研究与应用》2007年第05期
[3]双螺杆压缩机常见故障特征及诊断 张建东，姜猛， 宋海燕.《压缩机技术》2011年05期.
关键词：螺杆压缩机；同步齿轮；振动；改进
1.概述
气柜装置（232单元）螺杆压缩机在运行过程中一直存在振动超标情况，严重影响机组安稳运行。火炬尾气主要来自炼油装置如常减压、催化、裂解、焦化、加氢、等装置， 并含有焦炭等颗粒性杂质。为了保证这些含杂质尾气的正常输送，根据各种机型的特点， 选用了螺杆压缩机三台型号为LG36/0.65的国产喷柴油式螺杆压缩机，其中232-K-01B压缩机组在运行过程中振动严重超标，232-K-01A/C机组振动接近连锁停机值，如不及时解决， 将对机组的安全运行及寿命产生不利影响。
2.机组的结构及原理
2.1.主机结构
该机组为单级喷液螺杆压缩机，主要由壳体中段、前后端盖、阳转子、阴转子、迷宫密封、机械密封、轴承箱及轴承、 同步齿轮、平衡活塞组成，通过联轴器与电机联接。
2.2.工作原理
本螺杆压缩机组是依靠在断面为双圆相交的壳体内，装有一对转子（含阳转子和阴转子）。阳转子有四个齿，阴转子有六个齿，两根转子相互啮合。作相反方向的旋转运动，当阳转子旋转一周，阴转子旋转2/3周，或者说，阳子的转速比阴转子的转速快50%。在壳体的吸气端座上开有一定形状的吸气口，当齿槽与吸气口相通时，就开始吸气过程，随着螺杆的旋转，齿槽脱离吸气口，一对齿槽空间吸满尾气，螺杆继续旋转，两螺杆的齿与齿槽相互啮合，有壳体、啮合的螺杆和排汽端座组成的齿槽封闭容积变小，而且位置向排汽端移动，完成了对尾气的压缩和输送，在气体的压缩过程中，选择从壳体的上部或吸气端喷入柴油进行冷却，从而降低了被压缩机体的温度，从而提高单级压缩比及气密性，喷入的柴油与被压缩机的气体一起经出口排出，进入气液分液罐，通过分液罐使气液两相分离，气体被输送供其他装置使用， 而柴油冷却器、柴油过滤器后循环使用，在气液分离罐中有一少部分柴油随气体流失，损失的柴油量累计到一定程度后，自动补液线启动，进行补液，保证柴油循环量满足要求。
2.3.主要技术参数
压缩介质： 炼油装置尾气
进气压力： 0 . 035Mpa （表压）
排气压力： 0 . 65Mpa （表压）
排气量： 30m 3/min （吸入状态）
进气温度： ≤40℃
排气温度： ≤95℃
主电机转速： 1487r/min
电机功率： 280kW；
润滑方式： 压力油润滑
3.机组振动超标原因分析
2010年5月份接手此套装置的维护工作时，机组就处于振动烈度超标状态运行，我们查阅了其从安装试运到我们接手这段时期的运行记录，结果表明，该机组从运行半年以后振动烈度逐渐上升，到我们接手维护时已经运行2年多，一直处于带病运行，最大振动烈度值为17. 5mm/s （在压缩机入口端轴承的水平方向）。按振动标准（参照A P I、ISO标准） 振动烈度运行限值（报警值） 为7 .1 mm/s， 停机值为11 . 2 mm/s 机组振动严重超标。为此， 我们从各个方面进行原因分析。
3.1.检查机组对中方面的影响
在查阅了机组安装交工资料及设备随机资料后，确认机组安装施工严格按照相关标准规范进行并验收合格， 分别用激光对中仪和百分表多机组对中情况进行了复测，检测发现机组本体吸入口端右侧地脚螺栓存在虚脚，机组与台板接触面与其他3个接触面相比较低0.05mm，造成在找正对中完成把紧地脚螺栓时产生机组偏高，机组端联轴器上仰，对中数据不符合要求，是影响引起机组振动的重要原因。
3.2.检查管线产生的影响
检查进出口管线对机组振动的影响，拆开机组入口波纹管膨胀节下端及出口法兰，发现出口法兰螺栓孔与机身螺栓孔吻合，没有偏差，法兰口四周间隙均匀，消除了出口管线对机组的影响，检查入口膨胀节下法兰与机身螺栓孔的位置，发现螺栓孔偏差5mm左右，将入口波纹管膨胀节拆离，将膨胀节从圆周方向分成几等分做好标记，分别测量膨胀节长度，发现膨胀节长度不均，最大偏差有6mm，确定为膨胀节变形，对入口管线挂架进行检查，发现入口管线挂架倾斜，最大倾斜约5°左右，与法兰口螺栓相差5mm基本吻合，确定入口管线倾斜为影响机组振动的重要原因。
3.3.装配的影响
对机组进行解体大修，检查测量各部间隙，转子排气间隙阳转子为0.18mm，阴转子为0.17mm，阴、阳转子啮合间隙为0.32mm，调整同步齿轮啮合间隙达到0.02mm，同步齿轮由大、小两个齿轮组成， 大齿轮由厚齿圈、薄齿圈、轮毂三部分组成；，安装在阴转子入口端，小齿轮整体安装在在阳转子入口端。前后端轴承定好位后，在实际中心距下， 调整两转子至均匀间隙位置，使小齿轮与大齿轮之厚齿圈接触， 同时反向旋转薄齿圈， 使之与小齿轮维持0. 01～ 0. 02mm 的间隙， 锁紧大齿轮， 上好定位销， 翻上保险边， 安装好联轴器，与转子共做动平衡。并对阴、阳做过转子动平衡试验，试验结果表明， 转子动平衡良好， 基本可以排除转子动不平衡引发机组振动的因素。
3.4.基础的影响
对机组混凝土基础进行检查，发现基础振动较小，但机组的4个地脚支撑部位振动较大，经分析得出，基础地脚支撑部位刚度较小，是机组引起机组振动的另一原因。
3.5.喷液方式的影响
该机组采用两路喷液方式，一路为循环喷液系统，一路为补液喷液系统，循环喷液系统即从压缩机出口气液分离罐出来的柴油经冷却器、润滑油过滤器从机身中部上盖处直接喷在阴阳转子上，流速较高、雾化效果不好，对阴阳转子产生的冲击较大，是引起转子振动的原因，另一路为自动补液线，从机组入口经喷嘴进行雾化后，与尾气混合进入螺杆间形成气液两相，在转子之间形成密闭空间，进行压缩，经出口分液罐后循环使用，从机身上盖进入机体内部，反复对螺杆形成较大冲击，由此分析喷液方式对机组转动影响较大。 3.6.喷液理化因素的影响
为查明喷液理化因素对机组振动的影响，我们对喷液介质进行理化分析，分析表明液体中含有砂及金属等硬质颗粒，造成机组喷液管线双联过滤器压差高，经常堵塞，杂质随液体进入机组，对机组产生影响，对整个系统进行分析，砂及金属等硬质颗粒来源可能存在以下几个方面：
3.6.1.尾气中含有硬质颗粒经气液两相在分离器中分开始带入液体中；
3.6.2.喷液管线本身酸洗不彻底，含有焊渣、毛刺等形成硬质颗粒随液体进入机体；
3.6.3.喷液补液罐内存在杂质等颗粒。
4. 针对上述原因采取的改进措施
4.1.消除虚脚引起的电机与压缩机转子对中不良
利用激光对中仪器对机组支撑虚脚进行测试，最后考虑到机组重量，机组中心分布，各地脚结合面载荷基本分布均匀，在确保接触面积，保证载荷分布没发生大浮动的变化前提下，采用在地脚结合面加紫铜皮垫片的方法，使消除了因虚脚对找正对中的影响，确保对中数据在规定范围内。
4.2.消除入口管线挂架偏斜及膨胀节变形
根据原因分析，对入口管线吊架进行调整，确保管线法兰孔与机组入口螺栓孔重合，消除管线别劲而产生的内应力，更换入口波纹管膨胀节，规范膨胀节的安装方法，先将膨胀节预拉紧螺栓按照要求均匀拉紧，装好密封垫，将膨胀节整体安装在入口管线上，注意方向不要装反，膨胀节上下法兰面螺栓大小不同，安装好入口短节，穿好膨胀节与入口短节连接螺栓，对称逐渐松开膨胀节预拉紧螺栓，使之与入口短节法兰间隙达到要求，转好密封垫片，把紧入口短节与膨胀节连接螺栓，完全松开膨胀节预拉紧螺栓，使膨胀节处于自然状态。
4.3.检修过程质量管控
按照间隙标准对调整好转子同步齿轮间隙，确保安装紧固，消除同步齿轮啮合不良引起的机组振动。
4.4.消除基础刚度不够的影响
针对机组基础支撑刚度不足问题，我们采用加筋板进行加固，在基础四个支腿外侧横向及纵向分别焊接厚度为22mm的梯形筋板，改变基础固有频率，增加基础刚度，复测基础支撑在焊接筋板过程中是否出现热变形，对基础支撑出现的微变形进行修复，采用框式水平仪对基础支撑接触面进行检查，并用锉刀进行修研，用标准块进行研磨，确保机组与基础支撑接触面在80%以上，避免出现因基础支撑接触面不平使载荷分配不均匀而引起振动。
4.5.对喷液方式的改进
由原来的机体中部喷液方式改为入口喷液方式，减少喷入液体对转子产生的冲击力，加工盲盖将原来中部喷液口封死，由于取消了中部循环喷液线，改为入口喷液，液体在同一封闭空间被压缩的时间增长，产生的热量增加，冷却效果降低，因此在入口喷液处加工一个喷嘴，喷嘴管状，在管壁上绕环状钻12个4.5mm小孔，小孔呈锥形，这样增大了喷液量，由于锥形孔的存在，使喷液雾化效果较好，减小了对转子的冲击。在保证机组出口温度的情况下，尽量使喷液量小，并循环冷却。
4.6.消除喷液理化指标的影响
4.6.1.检查更换入口过滤器机组，发现入口过滤器内含有大量杂质，部分滤网孔洞已破损，一些杂质所尾气进入机体内部，经分液罐分离后混入喷液中，随喷液循环。对机体产生影响。
4.6.2.对机组所有喷液管线进行检查，各处焊口焊缝表面无气孔，无夹渣、飞溅及裂纹，未发现有弧坑缩孔，管线焊接质量完好，排除因管线酸洗、钝化不良而引起理化指标超标。
4.6.3.对所喷介质油箱进行检查，发现油箱上部人孔密封垫损坏，细小的杂质可通过破损的垫片掉落到油箱里，油箱底部有一层浑浊的污泥，介质理化指标严重超标，对补液泵入口过滤器进行解体检查，发现滤网局部堵塞，并存在破裂现象，安排对喷液介质油箱进行彻底清洗，对补液泵入口滤网进行了更换，在油箱上盖人孔处用5mm胶皮作为密封垫进行密封。确保油箱不因外界杂质进入而是喷液介质受到污染。
5.改进效果验证
在对机组进行对中情况调整、入口管线挂架调整、入口膨胀节更换、基础支撑刚度增大及喷液方式等一系列改进后，开机验证改进效果，机组振动烈度最大值由原来的17. 5mm/s降至6.5mm/s，经过几天的运行，在保证出口温度的同时对喷液量做了微调整后，机组振动值稳定在5.3mm/s左右，通过两年多来的运行， 该机组一直运行平稳，振动烈度未出现大范围的波动，有力地保证了装置尾气的全面回收。
6.经济性分析
6.1.直接经济效益
该压缩机组投用使用并稳定运行后，经过以上的方法进行改造，总计投入费用8万元（包括材料及人工）， 按每月可回收低压瓦斯980t， 每年可回收低压瓦斯11760t， 按1200 元/吨计算， 每年可增加效益近1411万元。
6.2.社会环保效益
螺杆压缩机组稳定运行后，使得大量的过剩瓦斯得以回收利用， 避免了火炬排放， 减少了噪音和环境污染， 产生了较好的社会环保效益。
参考文献：
[1]LGF18.5型双螺杆压缩机故障分析 .杨丽珍 《压缩机技术》 2011年04期
[2]喷油双螺杆空气压缩机运行故障分析处理. 赵利民《机械研究与应用》2007年第05期
[3]双螺杆压缩机常见故障特征及诊断 张建东，姜猛， 宋海燕.《压缩机技术》2011年05期.