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、動力平衡性好、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點，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，國產(chǎn)化率并不高，多數(shù)國產(chǎn)鉆機(jī)設(shè)備也選配價格較為昂貴的進(jìn)口螺桿壓縮機(jī)。根據(jù)螺桿壓縮機(jī)的工況分析和實際使用經(jīng)驗，能夠?qū)崿F(xiàn)故障隱患的提前檢測并及時檢修，避免故障報廢，單臺設(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)動時，陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開口時，其空間最大，此時轉(zhuǎn)子齒溝空間與進(jìn)氣口的相通，因在排氣時齒溝的氣體被完全排出，排氣完成時，齒溝處于真空狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)至進(jìn)氣口時，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)氣體充滿了整個齒溝時，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，其陰陽轉(zhuǎn)子齒尖會與機(jī)殼封閉，此時氣體在齒溝內(nèi)不再外流。其嚙合面逐漸向排氣端移動。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，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，在此同時轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長度又達(dá)到最長，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)運動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現(xiàn)，而容積的變化又是借助壓縮機(jī)的一對轉(zhuǎn)子在機(jī)殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動來達(dá)到。運轉(zhuǎn)時螺桿與螺桿的曲面之間、兩螺桿的四個端面與殼體之間都是非接觸的，直接接觸的是非動力輸入端軸向受力的推力軸承和動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子部分點蝕，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，磨損的軸承軸向長度損失造成螺桿沿受力方向串動，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，溫控器報高溫故障停車。
對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，我們在更換上述壓縮機(jī)后對另外一臺同型鉆機(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)生了點蝕，及時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，其中一臺鉆機(jī)工作幾小時后壓縮機(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，軸承確實出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。由此證實了螺桿壓縮機(jī)磨損失效的主要形式為推力軸承磨損，判斷依據(jù)為長時間運轉(zhuǎn)后壓縮機(jī)油中出現(xiàn)鐵屑,及時解體更換受損軸承可繼續(xù)正常運轉(zhuǎn),避免新機(jī)采購成本損失。
來源：中國水泥
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