天然气压缩机轴承温度异常原因分析及对策

侯松，张广玉，卢志勇

（海洋石油富岛有限公司，海南东方 572600）

海洋石油富岛有限公司二期化肥项目设计生产能力为4.5×105t/a 合成氨、8×105t/a 大颗粒尿素，装置于2003 年9 月30 日建成投产。合成氨装置采用美国KBR 深冷净化器工艺，天然气压缩机组是合成氨装置中的重要设备之一，该机组由一台中压凝汽式汽轮机和一台多级离心式压缩机组成，压缩机（设备位号：102J）的主要设备性能参数见表1。

表1 102J 主要设备性能参数表Table 1 Parameters 102J of main equipment performance

1 问题的提出

2015 年4 月，102J 机组根据运行周期进行解体大修，更换了止推轴承和干气密封。4 月18 日，机组恢复运行，发现压缩机止推轴承的TE7190、TE7191、TE7192、TE7193 四个温度测点均比检修前出现明显上涨，由正常值75 ℃以下最高升至104 ℃，已经触发一级报警，威胁机组的安全稳定运行，止推轴承温度趋势见图1。

2 止推轴承温度高的原因及排查

2.1 润滑油品质达不到要求

润滑油长期使用后，主要参数将会逐步偏离指标，润滑效果变差。如果油品不清洁，存在异物污染，带入轴承后会使轴瓦刮伤，甚至使轴承温度升高而引起巴氏合金熔化；油中有水进入，会影响压力油膜的形成，达不到良好润滑的效果，给轴承造成较大的损伤。油品分析报告，见图2。各项指标均符合设计要求，排除油品劣化造成止推轴承温度高的可能。

2.2 润滑油供给量不足

如果润滑油供给量不足，将导致润滑不良，引起轴承温度升高，严重时会使巴氏合金熔化。造成润滑油油量不足的原因有油泵打量不足、润滑油压力调节阀调整过低、供油管线或者进油孔有异物堵塞等。经过仔细排查，润滑油总管压力0.25 MPa，轴承润滑油进油压力为0.1 MPa，压力满足设计要求，润滑油管路检查畅通，所以排除润滑油供给量不足的可 能。

图1 2015 年102J 止推轴承温度趋势Fig.1 Temperature trend of 102J thrust bearing in 2015

图2 润滑油分析报告Fig.2 Lubricating oil analysis report

2.3 润滑油进油温度高

如果润滑油进油温度高，将会造成机组轴承润滑不良，轴承温度升高[1]。造成润滑油温度高的原因有润滑油冷却器结垢，换热效率下降；油冷却器循环水温度升高等。通过排查确认，润滑油冷却器检修期间刚刚进行过机械水射流清洗。根据WPKS 数据显示，润滑油温在检修前后基本一致，没有明显变化，见图3。所以排除润滑油温高造成止推轴承温度高的可能。

2.4 压缩机平衡盘系统出现问题

图3 油温与轴承温度趋势Fig.3 Oil temperature and bearing temperature trend

离心式压缩机高速运行的转子始终存在着由高压端指向低压端的轴向力。转子在轴向力的作用下，将沿轴向力的方向产生轴向位移，转子的轴向位移将使轴颈与轴瓦间产生相对运动，因此可能造成轴瓦或轴颈拉伤，严重时将导致转子元件与定子元件的摩擦、碰撞乃至机器损坏[2]。102J 机组为了减少转子轴向力的破坏，设置了平衡盘系统用来平衡转子大部分轴向力，少部分轴向力依靠止推轴承承受。如果平衡盘密封漏气增大，或者平衡管堵塞，可能会导致压缩机平衡盘系统出现问题，平衡盘的作用不能正常发挥，使转子轴向力施加到止推轴承上，进而引起止推轴承温度升高。根据机组检修记录，确认平衡盘间隙正常、管路无堵塞，系统是完好的，所以排除平衡盘系统问题造成止推轴承温度高的原因。

2.5 止推轴承间隙安装不当

离心式压缩机轴向力的平衡和消除主要依靠平衡盘系统，少部分轴向力依靠止推轴承分担。止推轴承作为静止件，由止推间隙确定转子的轴向位置，转子的剩余轴向力会使它靠紧止推轴承（中间有一层极薄的油膜），从而限制转子窜动。止推间隙根据运动部件的热膨胀系数进行设计，间隙太大会因为轴窜动而导致动、静部件出现问题；间隙太小则无法补偿热涨量，易造成止推轴承温度升高。止推间隙设计值：0.25 ～ 0.35 mm，更换止推轴承后安装值0.25 mm，处于设计值的下限，易造成轴承温度升高。因此，止推间隙偏小可能是造成止推轴承温度升高的原因。

综上，经过分析和排查，造成压缩机止推轴承温度高的原因可能是止推轴承间隙偏小。

3 处理措施及运行效果

3.1 止推间隙调整及轴瓦倒角处理

2016 年4 月，装置停车检查102J 止推轴承。调整止推轴承间隙值至0.33 mm，同时检查供油回路。根据轴瓦润滑进油通道设计，对止推瓦块巴氏合金棱角面进行扩大倒角处理，以增大润滑油的进油量，更好的润滑和冷却。通过调整处理，机组开车后，止推轴承温度出现明显好转，TE7191、TE7192、TE7193均恢复到76 ℃以下的正常值，只有TE7190 还存在单点偏高，见图4。

图4 2016 年102J 止推轴承温度趋势Fig.4 Temperature trend of 102J thrust bearing in 2016

3.2 止推轴承瓦块倒角处理

2017 年4 月，因机组干气密封故障再次检修，更换新的干气密封。检查止推轴承状况良好，根据上次检修后的效果，再次对轴瓦巴氏合金棱角进行倒角处理，以更好地增加润滑油的进油量。经过此次处理，检修后开车，止推轴承的四个温度测点均恢复到了正常值70 ℃以下，见图5。

图5 2017 年102J 止推轴承温度趋势Fig.5 Temperature trend of 102J thrust bearing in 2017

3.3 运行效果

经过对天然气压缩机止推轴承间隙进行调整，解决了止推轴承温度高问题。对止推轴瓦巴氏合金棱角进行倒角处理，减少润滑阻力，使轴承温度处于良好状态，机组恢复正常稳定运行。

4 结束语

天然气压缩机是合成氨装置中的关键设备之一，止推轴承温度异常偏高不利于机组的长期稳定运行。本文通过对压缩机止推轴承温度异常原因进行分析及效果验证，得出止推轴承止推间隙偏小是造成止推轴承温度升高的主要原因。通过调整止推间隙后，使轴承温度恢复正常。通过采取增大止推瓦块巴氏合金平面倒角量措施，改善轴承润滑效果，使轴承温度更加平稳，保证压缩机的安全稳定运行。