馬文禮^１，王艷芝^１，劉　軍^１，劉　鵬^２

（１.延安大學(xué)石油與環(huán)境工程學(xué)院，陜西延安?。罚保叮埃埃?；２.中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依　８３４００３）

摘　要：某公司制氫原料壓縮機(jī)軸瓦溫度自開機(jī)后便出現(xiàn)反復(fù)升高、回落現(xiàn)象，存在一定的設(shè)備安全隱患，嚴(yán)重干擾了裝置的正常運(yùn)行。通過(guò)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)及軸瓦的拆檢情況進(jìn)行反復(fù)比對(duì)和分析，發(fā)現(xiàn)軸瓦溫度的波動(dòng)主要是由于可傾瓦瓦塊表面的積碳引起的，且對(duì)積碳的形成原因進(jìn)行深入分析，找到杜絕或延緩積碳形成的方法，并采取相應(yīng)措施解決軸瓦溫度反復(fù)波動(dòng)的問題，從而保證裝置的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：可傾軸瓦；積碳；原因分析；解決措施

１　引言

某公司甲醇廠制氫裝置原料壓縮機(jī)本體于２０１８年大檢修期間進(jìn)行了返廠改造，改造后的機(jī)組型號(hào)與原機(jī)組型號(hào)相同仍是２ＭＣＬ４０６，編號(hào)由Ｈ５９２變更為ＣＧ３２８，設(shè)計(jì)額定工況進(jìn)氣量由２７１６１Ｎ·ｍ^３／ｈ降為２２３００Ｎ·ｍ^３／ｈ。機(jī)組整體結(jié)構(gòu)變化不大，支撐軸瓦仍采用原來(lái)的五瓣可傾軸瓦，其中下瓦３塊上瓦２塊，共有２個(gè)測(cè)溫探頭，都安裝在下瓦，如圖１五瓣可傾軸瓦所示。可傾軸瓦在工作時(shí)主要有瓦塊可以隨載荷、轉(zhuǎn)速及軸承油溫的變化而自由擺動(dòng)等特點(diǎn)，能夠自動(dòng)調(diào)整到形成油楔的最佳位置。

除此之外，該軸瓦還具備其他優(yōu)良的性能，比如具有較好的穩(wěn)定性和較大的承載能力，還具有功耗小和能承受各個(gè)方向上的徑向載荷等優(yōu)點(diǎn)［１］。當(dāng)然，它也有自身顯著的缺點(diǎn)，最主要的就是檢修較困難，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，安裝難度大，采購(gòu)及維修成本較高。

２　機(jī)組故障描述

該離心機(jī)于２０１８年９月隨裝置開工而投入運(yùn)行，在運(yùn)行初期將近一年時(shí)間里機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，工藝負(fù)荷恒定。自２０１９年９月份開始，在未做任何工藝調(diào)整的情況下原壓機(jī)軸瓦溫度出現(xiàn)反復(fù)升高、回落。２０１９年１０月２６日對(duì)原壓機(jī)軸承油壓進(jìn)行了調(diào)整，止推軸承油壓由０.１５ＭＰａ至０.１７ＭＰａ，止推溫度Ｔ２５６０由９１℃降至８７.７℃，隨后機(jī)組軸瓦溫度趨于平穩(wěn)。２０１９年１１月２４日因裝置停工檢修，一并拆檢、處理了機(jī)組軸瓦溫度不穩(wěn)定的問題。機(jī)組于２０１９年１１月２５日開機(jī)，運(yùn)行正常。

運(yùn)行至２０２０年２月１３日高低壓端支撐瓦溫度又突然出現(xiàn)異常升高、回落，其他各參數(shù)，如潤(rùn)滑油壓力、溫度，軸位移、壓縮機(jī)進(jìn)出口溫度、壓力、流量等均較平穩(wěn)。軸瓦溫度的波動(dòng)給機(jī)組的正常運(yùn)行帶來(lái)了極大的干擾，２０２０年３月３日原料壓縮機(jī)被迫計(jì)劃停機(jī)，對(duì)軸瓦進(jìn)行拆檢，兩次拆檢情況基本相同，主要表現(xiàn)為前后端支撐瓦上下瓦均有積碳，其中上瓦有輕微與軸摩擦的損傷，經(jīng)測(cè)量，前后端支撐瓦的頂間隙、側(cè)間隙、瓦塊的接觸面積均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，支撐瓦為什么出現(xiàn)溫度突然升高、積碳及輕微損傷的原因不能非常直觀的確定。

３　故障表象分析

通過(guò)對(duì)這兩次維修前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)及拆檢情況進(jìn)行分析得出以下結(jié)論。

（１） 軸瓦溫度突然升高后短時(shí)間內(nèi)又快速下降，甚至降到比升高前的溫度還要低，工藝及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)未做任何調(diào)整，這說(shuō)明導(dǎo)致軸瓦溫度升高的因素自動(dòng)消失了，可以判定不是由于機(jī)組本身的機(jī)械原因所引起。

（２）增大軸瓦的供油壓力可以起到降低軸瓦溫度的作用。

（３）從拆檢情況和前期溫度升高數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)積碳較嚴(yán)重的瓦塊溫度也較高，可見積碳和軸瓦溫度之間有關(guān)聯(lián)性。

（４）從支撐瓦上瓦有損傷的情況分析出，積碳會(huì)引起軸瓦間隙的改變從而造成支撐瓦上瓦損傷。由以上幾點(diǎn)可以看出積碳是引起軸瓦溫度升高的主要原因，只要解決了積碳的問題就可以避免軸瓦溫度反復(fù)升高、波動(dòng)的問題。

４　軸承積碳原因分析

（１）“漆膜” 是軸瓦積碳形成的最主要原因。潤(rùn)滑油在長(zhǎng)期使用過(guò)程中隨著其本身的不斷氧化而惡化，氧化物產(chǎn)出并開始聚合，逐漸產(chǎn)生可溶的、有極性的、軟性污染物，并溶于潤(rùn)滑油中，在特定的溫度和壓力下它的濃度達(dá)到飽和，它就會(huì)析出沉淀在機(jī)械系統(tǒng)的各個(gè)地方，尤其是金屬表面如軸承、齒輪形成漆膜。而漆膜又進(jìn)一步促進(jìn)了油品的氧化。漆膜在軸承不斷堆積，導(dǎo)致軸瓦潤(rùn)滑不良，造成軸瓦溫度升高，當(dāng)厚度增加至足夠厚時(shí)，就會(huì)讓軸瓦和軸頸干接觸，干接觸的瞬間漆膜會(huì)被磨掉一些，軸溫會(huì)瞬間上升后再下降，但總體是波浪式上升的狀態(tài)。這也是造成軸瓦溫度反復(fù)升高、回落的主要原因［２］。

（２）軸承間隙小。故障表現(xiàn)已經(jīng)分析出增大油壓可以降低軸瓦溫度，增大油壓的最主要作用是增加了進(jìn)油量，在壓力一定的情況下，軸承間隙的大小對(duì)進(jìn)油量起決定性作用。較小的進(jìn)油量會(huì)導(dǎo)致摩擦副中潤(rùn)滑油流量偏小，潤(rùn)滑油帶走的摩擦熱較少，這就使得軸承的溫度偏高，從而使軸承瓦塊更容易積碳。從拆檢情況看支撐瓦上瓦有與軸摩擦的損傷這一點(diǎn)也可以看出存在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中因某種因素引起轉(zhuǎn)子抬起導(dǎo)致軸承間隙變小。拆檢的下瓦有積碳，我們判斷是由于漆膜在軸承堆積導(dǎo)致轉(zhuǎn)子抬起使軸瓦間隙變小，造成軸瓦溫度升高，致使漆膜結(jié)焦脫落，這也是軸瓦溫度出現(xiàn)反復(fù)升高、回落的主要因素［３］。

（３）瓦塊油楔小就意味著壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，軸頸帶動(dòng)進(jìn)入軸瓦的潤(rùn)滑油量小，軸承因潤(rùn)滑油不足導(dǎo)致其表面的潤(rùn)滑及冷卻效果不佳，使得轉(zhuǎn)子與軸承轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量不能被及時(shí)帶走，久而久之惡心循環(huán)便導(dǎo)致軸承形成積碳。

５　軸承積碳的解決措施

５.１　避免漆膜的形成

（１）保持油品品質(zhì)是避免漆膜形成的關(guān)鍵，我們對(duì)在用的油品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)油品指標(biāo)基本符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不影響油品使用性能，但由于油品已使用時(shí)間較長(zhǎng)，油品各方面性能均有所下降根據(jù)煉化院提出方案對(duì)壓縮機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)行優(yōu)化，在壓縮機(jī)前端支撐軸承回油溫度計(jì)處添加抗氧劑溶液２７ｋｇ，抗磨劑６ｋｇ，抗泡劑４０ｇ，加劑前后機(jī)組運(yùn)行參數(shù)無(wú)變化。改善后的油品品質(zhì)有很大改變，性能指標(biāo)有較大提升，具體指標(biāo)如表１所示。

由此可見我們應(yīng)定期進(jìn)行油品分析，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)異常，及時(shí)制定針對(duì)措施，確保潤(rùn)滑油處于良好品質(zhì)對(duì)避免漆膜的形成是至關(guān)重要的。

（２）強(qiáng)化油品冷卻效果，控制系統(tǒng)油溫

漆膜形成的重要因素是油品氧化，而油品的氧化速度與其所處的環(huán)境溫度密不可分，并且受溫度的影響巨大。比如，通常情況下當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到６０℃后，溫度每升高１０℃將直接導(dǎo)致油品的氧化速度加快２倍，如果油品含水量過(guò)高，可使油品氧化速度超過(guò)１０倍，可見控制油溫的重要性。加強(qiáng)對(duì)油冷器的監(jiān)測(cè)，保持良好的冷卻效果，將系統(tǒng)油溫控制在一個(gè)合理、較低的水平是降低油品氧化速度，避免漆膜形成的一個(gè)重要手段［４］。

５.２　增加軸瓦進(jìn)油楔的寬度

通過(guò)查閱相關(guān)軸瓦技術(shù)規(guī)范等文獻(xiàn)，與廠家技術(shù)服務(wù)人員反復(fù)溝通確認(rèn)，只要在軸瓦油楔部位增加油楔的寬度不超過(guò)軸徑接觸線就可以通過(guò)油楔的寬度來(lái)增加軸瓦潤(rùn)滑油通過(guò)量，從而降低軸瓦溫度。只有保證進(jìn)出軸承油量充足，才能避免軸瓦因進(jìn)油量少而出現(xiàn)軸承溫度高及軸瓦積碳等問題。于是，維修人員在對(duì)支撐瓦進(jìn)行積碳清理后，手工刮研軸承徑增加油楔的寬度，由原來(lái)的４ｍｍ加大至約８ｍｍ，以確保軸瓦供油量充足，冷卻效果顯著，如圖２所示油楔寬度前后對(duì)比。

５.３　在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)增加軸瓦間隙

現(xiàn)場(chǎng)用壓鉛絲的方法對(duì)軸瓦間隙進(jìn)行復(fù)查，發(fā)現(xiàn)原軸瓦間隙雖然在標(biāo)準(zhǔn)（０.１０～０.１５ｍｍ） 范圍內(nèi)但都在下限附近，驅(qū)動(dòng)端０.１０ｍｍ，非驅(qū)動(dòng)端０.１１ｍｍ；維修技術(shù)人員采用現(xiàn)場(chǎng)刮研的方式將軸瓦間隙調(diào)整到上限０.１５ｍｍ，適當(dāng)?shù)脑龃箝g隙可以增大潤(rùn)滑油量能更好的帶走摩擦熱，避免了由于軸瓦間隙小引起的供油量不足造成軸瓦溫度高使聚積在軸瓦的漆膜結(jié)焦形成積碳。

６　結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)制氫原料壓縮機(jī)可傾軸瓦溫度出現(xiàn)反復(fù)升高、回落等問題進(jìn)行深入研究分析，從故障表象及軸承積碳入手找到原因，并采取了增加軸瓦進(jìn)油楔的寬度、增加軸瓦間隙等有效措施，徹底解決了軸瓦積碳、溫度反復(fù)升高的問題。對(duì)裝置的安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了充分保障，也為同行在處理類似壓縮機(jī)問題提供了很好的思路和對(duì)策。

參考文獻(xiàn)：

［１］　譚立峰．汽輪機(jī)軸瓦溫度高的分析及處理［Ｊ］．內(nèi)蒙古石油化工，２０１４，（０４）：７４－７５．

［２］　厲勇．主風(fēng)機(jī)組軸瓦溫度異常分析及對(duì)策［Ｊ］．建化工設(shè)備與管道，２０１４，（０６）：５５－５７．

［３］　劉晶晶．汽輪機(jī)軸瓦溫度高的原因分析及處理［Ｊ］．華電技術(shù)，２０１３，（０６）：４２－４３．

［４］　徐鑫金．ＧＮ－２５型增速箱軸瓦溫度高原因分析及處理［Ｊ］．通用機(jī)械，２０１７，（０７）：３４－４６．

來(lái)源：壓縮機(jī)技術(shù)

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