□ 郑博士 □ 马小明 □ 郑志军 □ 闫莉丹

华南理工大学 机械与汽车工程学院 广州 510640

1 现场情况

离心式压缩机作为重要的流体输运装置,适用于输送各类气体,广泛应用于钢铁、炼油、石化等领域[1]。齿轮传动系统是离心式压缩机的核心部件,并且是运动和动力传递的重要组成部分。在周期交变载荷条件下,齿轮容易发生疲劳断裂失效。齿轮疲劳断裂主要包括齿面疲劳剥落、齿根弯曲疲劳,以及不同振动形式的疲劳开裂[2-3]。齿轮的疲劳寿命直接影响离心式压缩机的使用寿命[4],一旦齿轮系统发生故障,轻则影响生产,重则造成人员伤亡和财产损失。

某钢铁厂一台离心式压缩机在投运13个月后由于振动异常导致联锁停机。经检查发现,离心式压缩机传动机箱的两个齿轮发生断齿失效。这台压缩机为四级单程离心式压缩机,介质为干燥氮气,额定功率为9 300 kW,入口压力为535 kPa,排气压力为2.73 MPa,电机转速为1 485 r/min。离心式压缩机安装、维护、在线监测记录显示,这台离心式压缩机在安装维护过程中未发现异常。在线监测发现,齿轮安装后一段时间内由于轴承间隙增大导致齿轮振动增大。在排除问题后,离心式压缩机正常使用,直到发生联锁停机。为分析齿轮断裂的原因,防止类似事故重复发生,笔者进行了失效分析,并提出预防措施。

2 材料理化检验

齿轮系统是影响离心式压缩机动力学性能的关键,通过齿轮间的耦合作用,使离心式压缩机各级转子成为相互影响、相互制约的整体[5]。……