6M50氮氢气压缩机曲轴裂纹修复

修复工艺 2014-01-10 20:05:21
    1       前言
    6M50-340/320-BX型压缩机是沈阳气体压缩机厂引进德国BORSIG公司专有技术设计制造的,系六级压缩的对称平衡型往复活塞式氮氢气压缩机,是目前国产同类型氮氢气压缩机中生产能力最大的机组,可单机年产合成氨4万t,其主要技术参数见表1。该型号的首台机组于1998年1月7日在湖南金信化工有限责任公司正式投入生产,因其一 、二级连杆大头瓦烧损频繁,且多次发生曲轴裂纹事故,运行状况不甚理想。
    2     曲轴结构及裂纹情况
    6M50压缩机采用六列M型对称平衡式结构,气缸布置实行一级一列一缸,相对两列对动气缸的曲柄错角为180°,3对对动列气缸的曲柄错角互为120°。曲轴材质为35CrMo,型号规格为Φ300×5295mm,净重5160kg,含6个曲拐为一体,属六拐整体锻造实心曲轴,且轴内无油孔。其结构如图1所示。(图略)
    3    修复方案
   该机第四根曲轴发生裂纹后,考虑到重新制作曲轴的交货期至少需要10个月,生产任务逼迫不得不寻求可行的修复方法。笔者在中国期刊网上也没能检索到同类型曲轴修复的成功经验,但经过科技人员多次研究和论证,确认该型机曲轴在机座内装配后,靠近一、三级主轴颈之间的过渡轴段径向位置上有扩展空间,可在此将该曲轴进行改造性修复:
    (1)  改造性修复的整体设计可想象为将该曲轴在一、三级主轴颈之间的过渡轴段位置切断,然后在此增设一对联轴器,将被切断的两节曲轴段联接成一根完整的曲轴。
    (2)  设计改造性修复所需的两节曲轴段,并利用两根已发现裂纹报废但保存完好的曲轴车制。
    (3)  增设的联轴器选用凸式刚性联轴器,两半联轴器法兰与曲轴段之间采用热装过盈配合,通过14根M52×4的双头螺栓紧固联接,依靠两半联轴器凸缘接触面之间的摩擦传递转矩。考虑到所传递载荷较大,为保证联轴器的安全可靠性,联轴器法兰、联接螺栓、螺母均选用高强度的35CrMo材质。
    4    联轴器的计算(略)
    5    修复工序
    (1)  用两根保存完好的已报废曲轴按设计要求加工出两节曲轴段。
    (2)  将法兰锻造毛坯加工出两半联轴器法兰的端面、外圆以及与曲轴段相配合直径。
    (3)  将基本成型的两半联轴器法兰热装到两节曲轴段上。
    (4)  在加工曲轴的专用数控机床上找正、标记出两半联轴器法兰的联接螺栓孔,然后钻孔、扩孔并酌情铰孔。
    (5)  组装改造性修复的曲轴,并检验确认其各项指标均达到曲轴设计要求。
    6    结语
    (1)  改造性修复后的曲轴于2002年8月28日安装完工投入生产,至今运行状况良好,解决了多年来因裂纹而引起的曲轴报废问题,节约了备件采购费用80万元以上,并挽回了巨大的停机减产损失。
    (2)  改造性修复后的曲轴改变了其原有的轴系自振频率,优化了曲轴综合性能,从而有效抑制了四拐以上压缩机曲轴所特有的扭转振动,彻底杜绝了一、二级连杆大头瓦的快速失效现象,首次实现了该机组投产以来的长周期安全稳定良好运行。
    (3)  大型压缩机曲轴改造性修复的成功实践,为今后各类曲轴的修复提供了可借鉴的经验,同时也为有效利用已报废曲轴提供了修旧利废的重要途径。
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