螺杆压缩机转子型线及其动态测量

第 ６期 （ 总第 １ ９ ９期 ） ２ ０ １ ６年 １ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＩ Ｅ ＮＧＩ ＮＥＥ ＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ．６ Ｄｅ ｃ ．
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６ — ０ １ ５ ７ — ０ ３
测量精度。
关 键 词 ：螺 杆 压 缩机 ； 转 子 型 线 ；双 半 球 测 头 ；测 头半 径 补 偿 ； 三 坐 标 测 量 机
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
螺 杆压 缩机 中相 互 啮合 的螺 旋形 转子 称 为螺杆 转 子， 以下 简称 转子 。用 与 轴线 相 垂直 的平 面 去 截 转 子 所得 到 的封 闭截 形称 为螺 杆 转子 型线 ， 以下简 称型 线 。 某厂 研 究 表 明： 螺 杆 压 缩 机 压 缩 空 气 所 耗 功 只 占 ７ ５ ， 内泄损 失 高达 １ ５ ， 型线 一 旦 确 定 ， 内泄 形 面积 和容 积 效率 就确 定 了 ， 因 此 型 线 直 接影 响螺 杆 压 缩 机 的性 能 。 型线 是 转子 最重 要 的几 何 参 数 ， 型线 的测 量 是 确 保转 子 质 量 的 关 键 ， 同 时对 Ｃ ＡＤ 模 型 未 知 的高 性 能 转子 更 精准 的测 量 ， 并进 行 逆 向设 计 ， 可 以快 速提 高设 计 水 平 。 目前 型 线 的 测 量 主 要 在 三 坐 标 测 量 机 （ Ｃ ＭＭ） 上完 成 ， Ｃ ＭＭ 按其 测 量 方式 分 为 接 触 式 和非 接触 式 ， 非 接触 式 主要 是 激 光 测 量 。激 光测 量 是 利 用 物体 表 面 漫反射 进 行测 量 ， 实验 表 明 ： 表 面粗糙 度 控制 在１ ． ６ ｍ＜Ｒａ ％１ ２ ． ５ ｍ 效果 最佳 口 ］ ， 而转 子要 求为 Ｒａ ＜１ ． ０ ｍ， 实 验证 实 了在 目前 技术 条件 下 非 接触 式 测量 精 度低 于接 触 式测 量精 度 。生产 领域 中大多 使用 专 用球 形测 头螺 杆 三 坐标 测 量 机测 量 型 线 ， 这些 专 用 设 备配 有 专 门 的 三 维 球 头 半 径 补 偿 功 能 ， 对于 Ｃ ＡＤ 模 型 已知 的转 子测 量精 度 高 ， 满 足使 用要 求 ； 对 于未 知 Ｃ ＡＤ模 型 的转 子 ， 测 量误 差大 。半 球 形 测头 测 量 需要 与专 门的调 整装 置 相 连 ， 测 量 时 使 半 球形 测 头平 面与 测量 平 面重 合［ ３ ］ ， 半 球 法 可 以使 曲面 测量 转 化 为 曲线 测 量 。理论 上 这种 方法 简单 、 精 度较 高 ， 实 际测量 时需 要 制作 配 套 的调整 装置 ， 测 量精 度受 调 整装 置 的影 响 。 目前大 多数 三 坐标 测 量 机 测 头 不 能旋 转 ， 只 有 少 数 三 坐标 测 量 机具 有旋 转功 能 ］ 。 基 于 上述 原 因 ， 在 半球 法 基础 上 ， 根据转 子齿 形 的

Ma 确定最佳圆周速度的数值
u 80 ~ 120m / s
Ma 0.15 ~ 0.35m / s
u 30 ~ 50m / s
Ma 0.05 ~ 0.12m / s
3. 圆周速度的影响因素
圆周速度的大小与机器的压力差、压力比、排气量等因素有关。在压力差和压力 比较大时，泄漏的影响较大，最佳圆周速度的数值也相应大一些。
因此，在圆周速度达到最佳数值以后，减小间隙是进一步提高螺杆压缩机经济性 的有效措施，但间隙过小，往往会发生转子咬住的现象。
2. 间隙的确定 （1）在确定间隙时应综合考虑下列因素
① 转子和机体受气体加热引起的热膨胀。 ② 转子受到气体压差作用引起的弯曲变形。 ③ 轴承、同步齿轮等零部件正常工作所必需的间隙。 ④ 转子、机体、轴承、同步齿轮等零部件，由于加工 及安装所产生的误差。
表 4-3 长螺杆和短螺杆参数比较（长螺杆各参数均为 100%时）
相对长度
吸入孔口面积 吸入气流速度 排出孔口面积 排出气流速度
1.5
100%
100%
100%
100%
0.75
200%
50%
220%
45%
减小相对长度 ，螺杆变得粗短，使转子具有良好的刚度，增加了运转的可靠性，并有利于
螺杆式压缩机向高压方向发展。同时，使在一个轴上串联两段螺杆成为可能，组成两级压缩 机。
应用（适用于转子材料为钢或球墨铸铁，机体材料为铸铁）
中小直径的压缩机 大直径的压缩机
吸入端
排出端
0.08~0.20
0.20~0.50
0.06~0.15
0.15~0.40
0.15~0.25
0.25~0.44
0.8~1.2

设备管理与维修2021翼4（上）双螺杆压缩机转子振动监测与故障分析韩风梅，戴风涛（中国石油独山子石化分公司，新疆克拉玛依833699）摘要：通过在线监测系统S8000对某石化公司双螺杆压缩机转子进行振动监测，发现该压缩机一测点振值发生异常波动且超标，利用振动趋势、波形频谱图等分析手段，判断压缩机转子振值异常波动的主要原因是转子内进入异物，造成压缩机转子动平衡瞬间被破坏所致。

在该压缩机停机解体检修时对转子进行检查，发现阳、阴转子表面均存在明显的啃咬痕迹，且磨损痕迹相吻合，故障分析结论得到了验证，并对振动监测与故障诊断在设备运行维护、生产运行中的指导作用进行总结。

关键词：双螺杆压缩机；转子；振动监测；故障分析中图分类号：TQ051.2文献标识码：B DOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.04.700引言双螺杆压缩机是化工企业生产过程中的重要设备，在使用过程中出现振动异常的情况，对生产平稳运行造成不利影响，严重时甚至会损坏转子。

某石化公司双螺杆压缩机为某公司制造生产的HS204/16536型，电机驱动，额定功率370kW ，阳转子（主动转子）通过同步齿轮带动阴转子（从动转子）旋转，阳转子有4个凸齿轮，阴转子有6个凹槽，阴、阳转子外径相同，转子工作转速9400r/min 。

1压缩机振动监测情况2019年5月17日2：54左右，该机组压缩机测点XE23802Y 发生波动，超标，最大幅值9.1mm/s （图1）。

（1）数据来源。

压缩机振动数据采集系统是由某公司研发安装的在线监测系统S8000，传感器是电涡流传感器。

（2）参考标准。

采用SHS01003—2004石油化工旋转机械振动标准：15kW臆功率臆300kW ，正常标准为臆2.8mm/s ，停机标准为>7.1mm/s 。

2频谱图及其分析（1）压缩机测点XE23802Y 振动趋势分析（图2）。

从振动趋势图可以看出，压缩机测点XE23802Y 振值突然异常升高，后又回落至正常状态。

摘要 ： 针 对传 统 的人 工进 行转 子型 线设 计 、 计 算工作 量 大、 效 率低 的 问题 ， 基于 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ及 运 用 Ｖ ｉ ｓ ｕ —
ａ ｌ ｃ ＃ 软 件 开发 平 台实现 各 型转子 型线参数 计 算设 计 软件 的开发 ， 介 绍 实现 转子 型 线 由设 计 、 计 算 到
文章编号 ： １ ０ ０ １— ２ ２ ６ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２— ０ ｌ １ ４— ０ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ４ ６ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｍｍ ｔ ａ ｍ ｔ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ３ ０
双 螺杆 压 缩 机 转 子 型 线 的数 字 化 设 计 半
ｓ ｉ ｇ ｎ ｄ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｎ ｔ ｌ ｙ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｈｅ ｔ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｓ ｔ ．
ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒｅ ｗａ ｓ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｏ ｆ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ，ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ＣＡＤ ｄ ｒ ａ ｗｉ ｎ ｇ ｉ ｎ —
ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｗａ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒｅ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｏ ｆ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｐ ｒ ｏ ｉｌ ｆ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ，ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ —