K201循环氢压缩机轴瓦温度高故障分析及处理措施

2014-12-25孙群虎

城市建设理论研究 2014年37期

关键词：轴瓦压缩机温度

孙群虎

摘要：

重整K201循环氢压缩机在升速过程中，突然出现前后端径向瓦温度骤升现象，通过对其径向瓦的工作原理及结构分析，提出改进措施，彻底解决了该轴瓦温度高的问题，同时为今后处理此类难题提供了宝贵的经验。

关键词：压缩机轴瓦温度油楔

中图分类号：TB652文献标识码： A

对重整装置进行了扩能改造作业，原先的旧机组K201循环氢压缩机，由于功率偏小不能满足生产工艺的需要，因此采取了机组整体更换的方案，更换后的新循环氢压缩机机组基本参数如表1所示

表1压缩机基本参数

进口压力（MPa）进口温度（℃）出口压力（MPa）额定转速n/min

0.45 40 0.88 8784

1.故障现象

该循环氢压缩机自更换投产运行以来，工作状况稳定，各项运行参数符合生产装置的需要。2012年4月份由于生产工艺的调整，需提高该压缩机的工作负荷加大处理量，由其工作时的7256转/分钟提高到8700转/分钟，但就在其提速的过程中该机组非连轴端径向瓦突然出现瓦温骤升的现象，温度曾一度达到90℃以上，且连轴端径向瓦瓦温也有攀升现象，几次尝试均以失败告终，为保持装置的平稳生产，机组采取调低负荷继续运行的措施。7月份重整装置因高温脱氯剂穿透、以及第二反应器R202下部料腿堵塞P阀且阀座卡异物造成催化剂无法循环需进行停工检修。为查找该机组非连轴端径向轴承瓦瓦温过高的故障原因，车间协调各专业人员对该机组进行了抢修作业。

2.故障分析

2.1轴承结构

从非连轴端径向轴承和连轴端径向轴承的结构上可以知道，该机组的非连轴端径向轴承和连轴端径向轴承都是动压滑动轴承，采用的也都是五块可倾瓦结构如图1所示

图1

该轴承主要由轴承体、两侧油封和瓦块3部分构成，这是一种液体动压滑动轴承，每个瓦块都可以自由摆动，每个瓦块上都用一个装在壳体上并与轴瓦松配的销钉来定位，各自可以绕自身的一个支点摆动。瓦块与轴颈的轴承间隙量，一般取间隙值为直径的0.15～0.2%，瓦背圆弧与轴承体内孔是线接触，相当于一个支点，当机组转速、负荷等运行条件变化时，瓦块能在轴承体的支撑面上自由地摆动，自动调节瓦块位置。在任何情况下都能形成最佳油楔，高速稳定性非常好，承载能力高功耗小且不易发生油膜振荡。

2.2工作原理

动压滑动轴承的楔形油膜形成示意图如图2所示

a b

图2动压滑动轴承的楔形油膜形成示意图

W-外载荷；P-油压力；e-偏心距；ω-旋转速度

由图2-a可知轴承再未工作之前，轴颈处于静止状态，位于轴承最下方。由于轴颈半径总是小于轴承孔的半径，所以在轴颈中心O/和轴承孔中心O的连线OO/的两侧自然形成圆弧形楔形间隙。如果轴颈顺时针转动如图2-b所示，则楔形间隙处于中心线右侧，附着在轴颈表面上的润滑油就从大间隙流向小间隙，形成楔形油膜，而当轴颈达到某一临界转速时，楔形油膜所产生的油膜压力的合力足以平衡转子上的径向外载荷W时，轴颈就悬浮在油膜中旋转，并将轴颈向左推移。正常工作时，轴颈就处在这一偏心位置上稳定运行， OO/的长度称之为偏心距e，而轴承由于轴旋转摩擦产生的热量则由在油楔中不断流动的润滑油带走。

因此不难看出形成液体动力润滑的必要条件有三个;一是相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；二是被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，即滑动表面带油时要有足够的油层最大速度；三是润滑油必须有一定的黏度，且必须连续供应。

2.3原因分析

对该机组前后端轴承解体之后，可以很明显的发现在前端和后端的径向瓦瓦面上，均覆盖了一层蜡状褐色的沉积物如图3所示

图3

而在轴的油封处则结出了一层薄薄的蜡质层如图4所示

图4

而轴承油膜的形成和油膜压力的大小受轴的转速、润滑油粘度、轴承间隙以及轴承负荷和轴承结构等因素有关，因此依据以上故障现象，现场工作人员初步判断故障为以下几个方面是引起轴瓦温度过高的原因：

1.前后径向轴承的润滑油压力过低，由轴承的热平衡公式可知：单位时间内的轴承摩擦所产生的热量Q等于同时间流动的润滑油所带走的热量Q1与轴承散发的热量Q2之和

即Q=Q1+Q2

因此同工况下润滑油的压力越高相应的流量也越大，润滑油从轴承内带走的热量也就越多，所以润滑油压力的高低将直接关系到该滑动轴承的散热好坏，过低润滑油压力是导致轴承温度过高的最直接原因。

2.由于该机组的润滑油系统也进行了整体更换，润滑油可能受到污染或者已经变质，也有可能是原先溶解或者有悬浮于润滑油中的外来物在高温的作用下沉积在轴承的表面上，使得轴瓦表面上覆盖一层蜡状褐色沉积物，过高的轴瓦温度也可能出现润滑油在轴承上产生碳化沉积的现象，使得瓦间隙变小瓦温升高。

3.合理的径向瓦间隙时形成楔形油膜的关键所在，工作间隙太小则最小油膜厚度减小，易引起过热，导致轴承咬粘；此外油膜太薄，微小的异物也不易通过。若工作间隙较大则可获得较大的润滑油流量，有利于散热，但也会引起振动，如油膜振荡，造成轴承过早失效。而该机组的前后端径向轴承的瓦间隙已经达到参考数据值的最低限，如表2所示

表2径向瓦瓦间隙与瓦背紧力值

径向轴承连轴端径向瓦间隙mm 连轴端径向瓦瓦背紧力mm 非连轴端径向瓦间隙mm 非连轴端径向瓦瓦背紧力mm

参考值 0.16～0.25 0.01～0.03 0.16～0.25 0.01～0.03

实测值 0.17 0.01 0.16 -0.03

4.轴承结构不合理，可倾瓦瓦块润滑油入口太小，太小的瓦块入口使得在轴工作时使得带进瓦内的润滑油的量减小使得油楔变小，滑动油膜形成困难，同时润滑油量的减少造成轴承散热效果也不好瓦温升高。

3.改进措施

针对以上故障现象车间对该机组进行以下4项改进措施

1.提高前后径向轴承润滑油的压力，由原先的0.08MPa提高到0.12MPa，提高每一个径向轴承润滑油的进油量，增大该轴承的整体散热能力。

2.更换新的润滑油和油滤芯，使得润滑油的品质达到合格。

3.调整可倾瓦瓦块及瓦背间隙，由于该径向瓦瓦块背后没有可以调整结构，因此在其前后端径向轴承瓦口处增加一个厚度为0.05mm的铜皮，保证合适的轴瓦间隙和瓦背紧力。调整后的径向瓦瓦间隙与瓦背紧力值数据如表3所示

表3径向瓦瓦间隙与瓦背紧力值

径向轴承连轴端径向瓦间隙mm 连轴端径向瓦瓦背紧力mm 非连轴端径向瓦间隙mm 非连轴端径向瓦瓦背紧力mm