離心式壓縮機(jī)軸瓦積碳原因分析及解決方案

杜冰鋒

（烏魯木齊石化公司煉油廠機(jī)動(dòng)科，新疆烏魯木齊 830019）

1 設(shè)備基本參數(shù)及故障情況

1.1 離心式壓縮機(jī)基本參數(shù)

煉油廠焦化車間離心式壓縮機(jī)K-201為沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)制造，型號(hào)為2MCL527。該機(jī)組由壓縮機(jī)、增速箱和變頻電機(jī)組成，壓縮機(jī)與增速箱之間、增速箱和電機(jī)之間都是由膜片聯(lián)軸器聯(lián)接（圖1）。壓縮機(jī)支撐軸承采用的是五瓣可傾瓦軸承，其中下部3塊，上部2塊（圖2）。

1.2 可傾瓦軸承的優(yōu)點(diǎn)

可傾瓦軸承與其他軸承相比，優(yōu)點(diǎn)是每一塊瓦均能自由擺動(dòng)，在任何情況下都能形成最佳油楔。特別是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，穩(wěn)定性好，不易發(fā)生油膜振蕩，在離心式壓縮機(jī)中應(yīng)用普遍。

可傾瓦軸承主要由軸承體、兩側(cè)油封和瓦塊構(gòu)成?？蓛A瓦軸承一般采用5塊瓦或6塊瓦，沿軸頸的周圍均勻分布，各自可以繞自身的一個(gè)支點(diǎn)擺動(dòng)。瓦塊與軸頸必須保證正常的軸承間隙量，一般取軸徑值的0.15%～0.2%。每塊瓦的外徑都均需要小于軸承體的內(nèi)徑，瓦背圓弧與軸承體內(nèi)孔采用線接觸，它相當(dāng)于一個(gè)支點(diǎn)，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等運(yùn)行條件變化時(shí)，瓦塊能在軸承體的支撐面上自由地?cái)[動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)瓦塊位置，形成最佳潤滑油楔。

圖1 機(jī)組總貌

圖2 可傾瓦軸承

1.3 離心式壓縮機(jī)運(yùn)行中故障情況

煉油廠焦化車間離心式壓縮機(jī)組于2011年安裝投用，在運(yùn)行周期內(nèi)，發(fā)現(xiàn)軸承有溫度升高現(xiàn)象，解體檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)軸瓦有積碳情況，檢修對軸瓦積碳進(jìn)行清理后回裝。2015年12月因軸瓦積碳嚴(yán)重，導(dǎo)致軸瓦溫度超過機(jī)組聯(lián)鎖值，機(jī)組聯(lián)鎖停車。解體后軸承情況如圖3所示。

圖3 解體后軸承情況

2 軸承積碳原因分析

2.1 軸承間隙偏小，導(dǎo)致軸承積碳

根據(jù)可傾瓦軸承的特點(diǎn)可以得出可傾瓦軸承軸瓦間隙的控制和軸瓦進(jìn)油量的控制是軸瓦運(yùn)行的關(guān)鍵。由于離心式機(jī)組轉(zhuǎn)速高，為保證油膜的穩(wěn)定性，可傾瓦設(shè)計(jì)間隙小，一般取間隙值為直徑的0.15%～0.2%。如果軸承間隙偏小，導(dǎo)致摩擦副中潤滑油流量偏小，潤滑油帶走的摩擦熱較少，這就使得軸承的溫度偏高，容易造成軸承瓦塊的積碳。如果軸承間隙偏大，則會(huì)造成機(jī)組振值升高。

2.2 潤滑油流通軸承的面積小，軸承潤滑及冷卻效果不佳導(dǎo)致軸承積碳

壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，軸頸帶動(dòng)潤滑油進(jìn)行軸承，在軸頸周圍形成多油楔。如果軸承進(jìn)油口和出油口間隙小，潤滑油進(jìn)入軸承油量就會(huì)偏少，轉(zhuǎn)子與軸承轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)的被帶走，導(dǎo)致軸承積碳。

2.3 潤滑油運(yùn)行過程中形成“漆膜”后導(dǎo)致軸瓦積碳

2.3.1 “漆膜”的形成

漆膜的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程。在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中，隨著潤滑油不斷循環(huán)使用，潤滑油的品質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)氧化情況。氧化物產(chǎn)出并逐漸聚合，逐漸產(chǎn)生可溶的、有極性的軟性污染物，并溶于潤滑油中。當(dāng)潤滑油中是軟性污染物濃度達(dá)到一定值，就會(huì)在機(jī)械金屬表面，如軸承、齒輪上，形成漆膜。漆膜的形成會(huì)造成軸瓦溫度升高，油溫隨之升高，潤滑油溫度高會(huì)加劇油品的氧化。

2.3.2 在機(jī)組運(yùn)行中積碳產(chǎn)生的原因

潤滑油發(fā)生氧化是導(dǎo)致漆膜形成的主要原因。機(jī)組潤滑油在使用過程中一般控制在（40～45）℃，在特定溫度下，潤滑油與空氣和金屬材料觸摸，潤滑油會(huì)發(fā)生氧化作業(yè)并產(chǎn)生極性物質(zhì)如醛、酮、酸以及縮聚產(chǎn)物等微溶于油中，當(dāng)極性物質(zhì)的含量超出了潤滑油的溶解度或油溫下降后，聚集物就會(huì)堆積起來，形成漆膜。在機(jī)組運(yùn)行中，潤滑油中軟性污染物逐漸在機(jī)組軸瓦處堆積，導(dǎo)致軸瓦積碳。

3 軸承積碳解決方案

3.1 采用正確的測量方法，保證軸承間隙符合要求

在檢修作業(yè)中，施工人員閱機(jī)組資料，確定該機(jī)組支撐軸承間隙值為（0.16～0.21）mm。為確保間隙值測量的準(zhǔn)確性，檢修技術(shù)人員采用了壓鉛絲法測量、抬軸法測量和使用精密量具測量的方法對軸瓦間隙進(jìn)行確定。經(jīng)測定軸瓦間隙為0.21 mm符合標(biāo)準(zhǔn)要求，保證軸承間隙符合要求，排除了由于軸承間隙小導(dǎo)致軸瓦積碳的因素。

3.2 手工刮研軸承進(jìn)、出油倒角，保證軸承進(jìn)出油量

為解決軸瓦進(jìn)油量少而導(dǎo)致的軸承溫度高，引起軸瓦積碳的難題，檢修技術(shù)人員在檢修中對可傾瓦進(jìn)行刮削處理。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，咨詢廠家技術(shù)人員后，在軸瓦的進(jìn)、出油邊中間部位80%長度上手工刮削出不大于10 mm的5°～10°倒角，以不超越軸頸接觸線為準(zhǔn)，增加軸瓦潤滑油通過量，降低瓦溫。為保證軸瓦回油暢通，將軸瓦外側(cè)擋油圈的內(nèi)孔直徑擴(kuò)大（0.1～0.2）mm，保證回油速度。

3.3 加強(qiáng)機(jī)組潤滑管理，保證機(jī)組良好潤滑

3.3.1 選用合適的潤滑油

根據(jù)壓縮機(jī)運(yùn)行條件和技術(shù)要求選用合適的潤滑油。鑒于目前離心式壓縮機(jī)軸瓦溫度普遍較高（約70～85℃），根據(jù)潤滑油性能，當(dāng)溫度≥60℃時(shí)，油溫每升高10℃礦物油老化速度將升高1倍，積碳速度亦成倍增加。因此，當(dāng)60℃≤軸瓦溫度≤85℃時(shí)，采用礦物油作為基礎(chǔ)油的潤滑油可以在較長時(shí)間內(nèi)保障潤滑效果；當(dāng)軸瓦溫度≥85℃特別是≥95℃時(shí)，最好選用純合成油作為基礎(chǔ)油的潤滑油。

3.3.2 定期進(jìn)行潤滑油分析

定期分析潤滑油的各項(xiàng)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)制訂針對性措施，確保機(jī)組處于良好的潤滑狀態(tài)。由于油品中的添加劑在運(yùn)行過程中消耗速度大于油品消耗速度，導(dǎo)致油品品質(zhì)呈明顯下降趨勢，根據(jù)油品添加劑消耗及油品狀況，補(bǔ)充添加劑，恢復(fù)油品性能指標(biāo)。

4 結(jié)束語

通過對焦化車間離心式壓縮機(jī)K-201軸瓦積碳原因的深入分析，找出了軸瓦積碳的原因，并采取了相應(yīng)針對性的解決措施。機(jī)組開啟后，機(jī)組振動(dòng)略微下降，最大值為14.3 μm，各測點(diǎn)的軸承溫度由原來的87℃降為81℃，運(yùn)行狀態(tài)良好，解決了離心式壓縮機(jī)運(yùn)行中軸承積碳的瓶頸問題，保證了裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)的運(yùn)行。