膜片联轴器特点介绍及在压缩机行业的改造应用
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膜片联轴器特点介绍及在压缩机行业的改造应用
联轴器是机械传动系统中的重要组成部分，常用来联接两轴或回转件，在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开的一种装置。
因此，联轴器是在国民经济生产各部门中应用最为广泛的机器联接部件，也是一种基础部件。
本文主要介绍了联轴器的分类及特点，并以某石化公司炼油运行一部2#催化裂化2#主压缩机组改造为样本，分析在改造过程中膜片联轴器所体现的优势并对测绘改造中需要注意的地方进行讨论。
2、联轴器的分类与特点
2.1 联轴器分类
由于机器种类繁多，用途各异，因此联轴器的型式也是多种多样的，根据GB/T1248-1990《联轴器分类的规定》，机械式联轴器主要分为二大类，具体如下：
2.2 齿式联轴器和膜片联轴器应用特点及适用场合
目前，被广泛应用于高速压缩机上的联轴器主要有齿式联轴器、膜片联轴器和膜盘联轴器。
2.2.1 齿式联轴器
齿式联轴器是一种刚性可移式联轴器，能承受大扭矩和高转速，并有一定的补偿不对中能力。
该联轴器至少已有几十年的应用历史，而且曾经是高速动力输出的唯一选择。
齿式联轴器通过内、外渐开线齿的啮合来传递扭矩和运动，通过齿面的轴向滑移来实现轴向调整与补偿，通过鼓形齿在齿槽内的偏转来实现角向补偿和径向补偿。
齿式联轴器的特点：
a.由于齿面在有效长度内可以自由滑移，因此安装时的轴向调整量及运转时的轴向补偿能力大;
b.高的功率密度(扭矩与外径的比值);
c.扭转刚性高;
d.在良好润滑的条件下，可适用于高转速工况。
由于具备上述特点，齿式联轴器在金属膜片联轴器、膜盘联轴器出现前，在高速大功率转动机械上占统治地位。
2.2.2 膜片联轴器
膜片联轴器是一种金属弹性元件式联轴器，其弹性元件是由一组高强度不锈钢膜片(单个膜片的厚度一般有0.3、0.4、0.5等几种规格)叠压而成的膜片组件，膜片的形状为环形，通过设计优化去除多余材料以增加挠性，膜片组件与半联轴器(法兰盘)通过剪切螺栓交替连接，工作时主动螺栓通过膜片牵动从动螺栓一起旋转并传递扭矩，螺栓主要受剪力，膜片受拉力或压力，通过膜片的弹性变形来实现角向、径向和轴向补偿。
膜片联轴器的特点：
a.全金属结构，膜片采用奥氏体不锈钢;
b.免维护，拆装方便;
c.补偿能力大;
d.能在恶劣环境(高温、腐蚀介质等)下工作;
e.结构简单，重量轻;
f.附加力和附加弯矩小;
g.无噪音、零间隙;
h.扭转刚度大，特别适用于高速大功率的场合。
2.2.3 齿式联轴器和膜片联轴器的对比
膜片联轴器是干式联轴器，结构简单，零件之间无相对滑动和磨损，无需润滑，免维护，可靠性高。
齿式联轴器需要润滑，特别是高速联轴器需要强制喷油润滑，而且其使用效果及寿命与润滑是否充分有效有直接关系。
由于需要润滑，所以要配一套密封和油滤装置，使用维护都比较复杂，可靠性也受到影响(齿式联轴器如果不能保证充分、良好的润滑并解决油泥淤积的问题，极易造成齿面磨损、使用寿命降低，如图1、图2)。
3、现场测绘
某石化公司炼油运行一部2#催化裂化2#主压缩机组，一共有两台压缩机，位号分别是B102A和B102B。
机组布置：三相异步电动机齿箱离心压缩机。
电机型号：YKS1600-2，功率1600kW，转速2983rpm，江西电机厂生产，生产日期1997年;
离心压缩机型号D450-31，转速8072rpm，沈鼓集团生产;
齿轮箱厂家未知;
现有联轴器为齿式联轴器，厂家未知。
经过将近20年的运行，B102B机组振动超标，用户对齿轮箱进行维修，同时将齿式联轴器改造为膜片联轴器。
3.1 注意事项
到达机组现场，首先应了解机组布置、机组类型、工况，并作详细记录。
此次测绘的某石化公司炼油运行一部2#催化裂化2#主压缩机组，机组布置如下：电机-齿轮箱-离心压缩机(见图3)。
图4、图5是电机铭牌和压缩机铭牌。
3.2 尺寸测绘
3.2.1 测量护罩内腔尺寸以及装配状态的护罩相对位置，以确保更换后的联轴器不会与护罩产生干涉。
图6是护罩照片。
3.2.2 详细测量主从动机的轴径、轴长、键槽宽度、数量、深度、轴头距离等参数。
测量轴头距离时，应确保主、从动机的转子在工作位置上。
方法如下：如果是滑动轴承，应确保转子在推力轴承的工作位置上。
电机应核对磁力中心线的位置，确保电机转子在工作位置上。
如果是压缩机或者汽轮机，还要记录推力轴承及机壳止点的位置，并向设备管理员索取机组热膨胀信息。
测绘数据见图7。
3.3 联轴器的选型与图纸的设计
3.3.1 电机-齿箱侧联轴器
主动机(电机)功率1600kW，电机转速2983rpm，工况系数选用1.75。
计算扭矩
=1600*9550*1.75/2983=8964Nm，综合考虑两端轴径及轴头距离、安装空间，最终选用TDJ6-2100(联轴器公称扭矩20000Nm)。
联轴器设计图纸如图8。
3.3.2 齿箱-压缩机联轴器
主动机(电机)功率1600kW，压缩机转速8072rpm，工况系数选用1.75。
计算扭矩=1600*9550*1.75/8072=3313Nm，综合考虑两端轴径及轴头距离、安装空间，最终选用TDJ6-370(联轴器公称扭矩3550Nm)。
联轴器设计图纸如图9。
4、结论
联轴器改造完成后，机组振动明显降低，在标准范围内。
一年后回访，机组运行正常。
此次联轴器改造圆满完成，体现出了膜片联轴器的优势，并逐步替代齿式联轴器，成为压缩机行业的首选联轴器。
