H228氮氢气压缩机大头瓦变形原因分析与修复

H228氮氢气压缩机大头瓦变形原因分析与修复我厂合成车间现有4台H228-19/14-320氮氢气压缩机，该机电机功率为2500kW,转速为333r/min,曲柄销直径为Ф280mm，连杆大头瓦为巴氏合金薄壁瓦，是我厂合成氨装置的主要设备。2001年12月，我厂2号机三段连杆大头瓦发生严重烧瓦事故，导致三段曲柄销拉伤。随后多次换三段连杆大头瓦均，由于大头瓦变形严重而未试机成功。于是我们对大头瓦变形的原因进行了分析，并对损坏的曲柄销进行了手工修复。1大头瓦变形原因分析1.1情况介绍2001年11月17日，操作工现场巡检时发现，2号机二，三段曲轴箱内有油烟冒出，声音异常，于是紧停机组，解体后发现三段大头瓦巴氏合金大部分熔化脱落，瓦变形严重，轴瓦钢体与三段曲柄销互相磨擦，造成曲柄销表面被拉伤。由于对此问题的严重性认识不足，只对曲柄销进行简单的修理后，先后5次换新瓦进行空负荷试车，三段大头瓦均在短时间内变形，最短的只有几秒钟，这5副大头瓦变形特征类似，如图1所示。图1连杆大头瓦的变形图示变形后的大头瓦瓦背约有1/3与连杆大头瓦盖没贴合上，大头瓦钢背与连杆大头瓦盖在瓦口处间隙有1.5～2.0mm。1.2原因分析对于大头瓦变形的程度进行了测量。首先测量了连杆大头内孔，为Φ300+0.020mm,，圆度、圆锥度为0.02mm,可见符合有关要求，没有发生变形。大头瓦的装配要达到下列要求：（1）大头瓦剖分面光洁平整，不应有裂纹，划伤，碰伤等质量缺陷；（2）涂色法检查大头瓦钢壳外圆，贴合度不小于70%，（3）大头瓦瓦口过盈在0.01～0.02mm内，大头瓦与曲柄销配合间隙在0.20～0.25mm内；（4）曲柄销与大头瓦的接触面积大于70%。测量三段曲柄销，其轴径为Φ280-0.25-0.32mm,圆度为0.05mm，圆锥度为0.07mm，满足圆度、圆锥度小于0.10mm的要求，但其值偏大。在上述条件下空负荷试车3分钟后，解体检查发现大头瓦仍发生了变形。在排除了连杆大头孔变形和大头瓦质量，装配原因后，可以断定：由于曲柄销中心线与主轴中心线的平行度存在偏差，曲柄销的局部高点与大头瓦接触，引起大头瓦受力不均，在冲击载荷作用下大头瓦变形。在其后的曲柄销修复过程中证明了此推断。2曲柄销的修复如用机械加工的方法修复曲柄销，则要拆装曲轴，工作量大，修复时间长，而且要运回厂家修理，修理费用较高。如用胎具手工研磨的方法修复，则对胎具的制作精度要求高，我厂尚无成功的经验可借鉴。根据我厂的实际情况，决定手工研磨修复曲柄销。2.1胎具的制作为了防止胎具在拆卸和机加工中变形，保证胎具内孔尺寸的稳定，采用以下措施：胎具用铸铁铸造而成，通过增加壁厚的方法增强胎具在机加工中的刚度；先用铣床加工结合面及端面，最后用镗床加工内孔；胎具的剖分面采用榫槽结构，四个螺栓带有1:50的锥度，既起联结作用又起定位作用，其结构如图2。图2胎具1—手柄；2—螺栓图3胎具装配图为控制胎具在研磨时沿曲柄销轴向窜动量，胎具与两侧曲柄的轴向间隙控制在0.40～0.50mm，如图3所示。此外胎具两侧的圆弧角比曲柄销两端的圆弧角大，以防止胎具在研磨时损伤曲柄销两端的圆弧角。2.2修复过程研磨曲柄销前先测量外径，将曲柄销外圆分成8等份画直线，沿曲柄销轴向分成4等份画圆环线，其16个交点作为测点,如图4所示。图4曲柄销测量示意图研磨时在胎具上均匀涂上一层红丹粉，考虑到胎具内孔尺寸以曲柄销直径的最小尺寸为准，因此，刚开始胎具安装在曲柄销上时需在胎具的剖分面上加0.15～0.20mm的铜皮，达到拧紧四个连接螺栓稍稍用力便可盘动的程度，曲柄销随着研磨的深入其轴径会缩小，铜皮可逐步取掉。研磨时胎具沿曲柄销周向来回转动，并不断盘动曲轴，拆下胎具后观察曲柄销外圆面的接触点分布情况，结合曲柄销轴径的测量数据用细锉刀沿着圆弧方向锉削高点，然后再着色，研磨，锉削。每研磨4次测量一下曲柄销的圆度、圆锥度，并做好记录，供锉削时参考。重复上述过程直至曲柄销的圆度、圆锥度小于0.03mm，曲柄销的着色面积达85%以上。最后用麻绳裹上0#砂纸及金相砂纸进行抛光。至此曲柄销修复完毕。此时曲柄销的直径为Φ280-0.34-0.36mm，圆度为0.01mm，圆锥度为0.02mm。2.3大头瓦的修配连杆大头瓦与曲轴颈组装，盘车数圈，拆下。根据着色情况刮研大头瓦，使其接触面积达到70%以上且接触点均匀分布，大头瓦与曲轴颈的配合间隙为0.28mm。3改进措施为了避免此类烧瓦的事故发生，采取了以下改进措施。（1）把进曲轴箱上油管处的过滤网由原来的100目改为80目，提高油压，使机组运行中的油压提高至0.45MPa。（2）检查曲轴箱上油管接头处的密封情况，漏油的接头换垫片。（3）油箱、油管线彻底吹扫。2002年1月27日该机组一次试车成功，投入生产，运行至今。证明对曲柄销的手工修复是成功的，为今后处理类似问题提供了宝贵的经验，同时也为我厂节约配件及维修费用近百万元，经济效益显著。