单悬臂蜗壳离心压缩机安装工艺改进.docx

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单悬臂蜗壳离心压缩机安装工艺改进

单悬臂蜗壳离心压缩机安装工艺改进

摘要：

针对单悬臂蜗壳离心压缩机结构特点和实际安装工艺难点，进行了深入分析,找出了影响安装质量的不合理因素，提出了具体解决方案。

最终实现了成功安装,并提高了产品安装的质量和效率。

关键词：

离心压缩机；安装工艺；单悬臂；蜗壳

引言

　　近年来，随着石油化工业的飞速发展，离心压缩机越来越多地在该领域应用，并逐步向高转速、小体积、大流量方向发展[1] 。

目前每个压缩机制造商和用户强烈关注的是如何保证机组装置的长期安全运行，尽量避免经济损失[2] 。

因此，当前压缩机技术的研究工作，主要是围绕提高产品的寿命和效率两大方面进行的[3] ，这对压缩机的加工制造、装配、安装、试运转等各个环节的质量控制是否优良提出了新的挑战[4] 。

所以，风机在安装过程中采取严格有效的技术控制措施显得尤为重要，以减少、消除不利因素，保证风机安装后平稳运行[5] 。

本文以我公司为某用户设计制造的B670离心压缩机为例，对该压缩机在实际安装过程中所遇到一些技术、操作上难点问题进行汇总，研究和讨论装配工艺方法，分析影响机组装配的各个因素并提出相应的改进方法。

1结构和装配工艺简介

　　B670是我公司目前加工制造的首台套最大的单悬臂离心压缩机，主要由转子和定子两个部分组成，转子包括叶轮、齿轮轴、流线头和锁紧螺母等部件。

定子则有机壳、进风口、扩压器和密封元件。

整个机组结构紧凑，技术含量高、机壳和叶轮是全新型的结构，机壳为无中分面圆筒形式（即：

蜗壳型结构），通过螺栓与齿轮箱端面法兰连接，叶轮安装在小齿轮轴端，使用锥孔无键液压冷装方式，扩压器、密封与进风口连接为整体镶嵌在机壳内部，与叶轮形成介质光滑的流道。

结构示意图见图1。

1.机壳;2.进风口;3.叶轮;4.齿轮轴.

图1离心压缩机结构简图

　　压缩机安装是一项程序及内容复杂的系统工程。

此机组简略装配工艺过程如下：

　　1）底座找水平；

　　2）齿轮箱在底座上操水平度；

　　3）小齿轮轴在轴承箱内找同轴度；

　　4）机壳与齿轮箱端面连接，并找水平度和同轴度；

　　5）安装轴端密封，并检查上下左右的密封间隙是否符合设计要求；

　　6）叶轮安装；

　　7）进风口、扩压器和口圈密封装配，检查密封间隙是否均匀；

　　8）安装油管路等其他零部件及辅助设备；

　　9）机组试车；

　　10）涂装防锈，包装发货。

2安装难点及分析

　　压缩机内部能量转换主要在转子和定子两部分之间进行。

通过叶轮旋转，压缩介质获得静压能和动能，大部分动能是经过定子中的扩压器、蜗壳来转化成压力能。

由于存在能量转换，因此转子、定子的安装精度也直接影响压缩机的整机效率[6] 。

但是，如何提高安装工艺精准度，确保安装过程的安全性是整个机组安装流程中最重要的两个方面[7] 。

根据此主导思想，在对机组的安装过程中进行了跟踪，发现为了安装密封和机壳，叶轮首先从齿轮轴上拆下，只有机壳和密封安装合格后，才能重新安装叶轮，这样形成叶轮反复拆装，每次安装位置轴向和周向都有差异，破坏转子平衡、进风口在机壳内装配过程出现磕碰、夹塞以及叶轮口圈处密封间隙测量困难、操作者劳动强度大，工作效率低等现象。

综合上述问题分析主要存在以下三个方面。

2.1叶轮安装时起吊工艺安排不合理

　　在整个机组安装过程中叶轮需要反复拆卸，以往小流量同类型的压缩机因叶轮直径小、质量相对较小，传统安装过程是人工将叶轮托起，然后在机壳有限空间内将叶轮安装到齿轮轴上，再采用液压工具和百分表配合使用进行冷装满足叶轮正常运转的过盈值。

　　现在压缩机不断向大型化趋势发展，叶轮直径、转速和质量等也随之不断增加，该叶轮直径Φ630mm，质量120kg，在1m的机壳空间内使用传统叶轮安装工艺方法已无法实施，只能借用天车或行车起吊叶轮，况且在叶轮从机壳端面起吊到要安装在小齿轮轴头上的整个过程中不但有水平度要求，还有叶轮和齿轮轴的对中要求，稍有超差就会引起叶轮与机壳磕碰、与小齿轮锥轴头锥面接触不良、与机壳同心度差以及密封间隙不均匀等一系列问题。

所以叶轮安装和拆卸操作过程极不方便，且到用户现场以后安装或检修也存在此类问题。

2.2叶轮安装精度低

　　由于被压缩气体所得到的全能量均是由叶轮传递而来的，所以在叶轮设计阶段都采用优化设计来提高离心压缩机的整机性能和效率[8] 。

如果其安装精度差，其中某个连接配合部位发生了异常变动，就会导致离心压缩机转子的振动和整个机组效率降低。

此机组尽管叶轮在每次安装时通过在打表检测，保证每次叶轮在轴向推进量始终一致，满足叶轮与轴的过盈值要求，但是每次安装圆周方向有可能不同，这样就容易破坏了转子的原始高速动平衡精度，甚至会引起整套装置转子系统的振动。

2.3进风口安装困难

　　进风口也是机组的关键部件，装配工艺的精确度对风机叶轮的密封间隙和运行效率影响很大。

进风口在机壳内轴向位置通过机壳端面限制，径向与机壳采用止口定位，两者之间最大间隙0.13mm，最小间隙只有0.02mm，止口设计较宽，有370mm长，以保证进风口装配刚性。

但是，在安装与拆卸进风口过程中，因进风口质量大需用天车起吊，无法保证进风口与机壳止口间同轴度的要求，容易出现进风口在机壳内夹帮的现象，安装和拆卸非常困难，操作者劳动强度大，工作效率低，装配示意图见图2。

1.进风口与机壳定位面;2.机壳;3.进风口;4密封;5.扩压器.

图2进风口与机壳装配图

3工艺方案制定

　　针对以上问题，我们认真查阅相关图纸、分析工艺方案，提出了合理可行的安装工艺措施。

实施情况如下：

3.1改进叶轮安装时起吊工艺方法，提供合理的起吊方式

　　根据机组蜗壳结构特点，仔细计算蜗壳高度和深度，专门设计了叶轮专用吊具（即叶轮吊装架，见图3）。

设计中不但充分考虑吊装架的高度和深度，而且考虑吊装架与叶轮组合体的重心位置。

高度不合理会与蜗壳外干涉，深度不够会导致叶轮无法到达安装位置，合理的重心位置是叶轮在整个起吊过程中保持水平的关键，能够保证叶轮与小齿轮轴同轴度要求，使其平稳良好接触。

图3叶轮吊装工具图

　　具体实施过程：

在叶轮进气端面设计起吊螺孔，安装或拆卸叶轮时使用吊装架，将叶轮吊装架与叶轮连接为组合体，利用吊装孔用天车起吊，在此过程中必须用水平仪调整叶轮水平度要求，然后水平起吊组合体安装叶轮，待叶轮安装在要求的位置后再拆除吊装架；拆卸过程与安装过程相反，这样安装或拆卸叶轮很方便。

解决了叶轮在安装和拆卸中的起吊问题，即确保了叶轮水平度要求，又满足叶轮与齿轮轴对中要求，吊装架简单实用，安全可靠，大大提高了工作效率。

此专用吊具在类似产品上已经推广使用，具体使用见图4。

图4吊装工具使用示意图

3.2提高转子平衡品质

　　文献[9]对于叶轮重复安装后轴向位置一致性问题进行全面概述。

本文只对叶轮重复装拆后叶轮周向位置讨论，具体实施采用现场实验的方法，对于叶轮首次安装合格后采用刻线笔在叶轮进口端面和主轴端面接缝处刻线，刻线长度小于10mm，深度小于1mm，此线作为叶轮安装周向位置标记，保证后序多次装拆叶轮圆周方向位置不变。

后期跟踪几台产品并对转子在叶轮拆装前后进行动平衡校验比较，发现叶轮拆装多次后对转子平衡结果几乎没有影响，此次试验方法已经在设计和工艺中采纳，为叶轮重复安装提供了可靠的方法，避免了由于叶轮重复安装的周向位置差异而破坏转子平衡精度，提高转子的平衡质量。

3.3进风口结构改进和安装时的导向

　　首先，发现进风口与机壳配合面间隙小，而且轴向止口尺寸特别长是导致安装困难的根本原因。

所以，建议在满足装配刚性前提下缩短进风口轴向止口尺寸，只需要局部止口定位，其余可以大间隙配合。

经设计核算后认同此观点，更改进风口止口结构，更改前后示意图见图5。

　　其次，为了保证进风口与机壳的同心度和垂直度，根据进风口与机壳配合长度专门设计了4个长导向螺栓，见图6，在进风口安装或拆卸时起导向作用，避免进风口在推进或取出时易发生卡碰机壳的安装问题。

（a）更改前　　　　　　　　　　　　　（b）更改后

图5进风口更改前后示意图

1.导向螺栓;2.进口圈;3.机壳

图6进风口安装示意图

　　具体实施过程：

在进风口安装前将4个导向螺栓连接在机壳端面螺栓孔上，然后起吊进风口，在进风口进入机壳的同时穿入4个导向螺栓即可，这样对进风口起到导向，保证其同心度和垂直度，解决了进风口在机壳的卡碰问题。

此方法在多台类似结构产品上使用，效果良好。

4总结和应用

　　压缩机的装配工艺方法经过改进后：

　　1）设计专用叶轮吊装架，装配质量和效率大幅提高。

　　2）增加叶轮安装标记工艺方法，提高叶轮平衡精度。

　　3）改进进风口止口定位宽度，并设计安装导向工装，解决进风口与机壳卡碰问题。

　　通过理论计算和工作实践相结合，总结归纳合理安装工艺方法，设计工装，大幅度降低生产劳动强度，提高了工作效率，保证产品安装质量，这充分证明工艺改进的必要性，并固化到图纸和工艺文件中，为后期此类机组装配起到了十分重要的作用。