激冷气压缩机高速轴振值异常波动原因及处理方法

杜亚州，时光义，张国海

（河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

激冷气压缩机是气化装置中的重要设备之一，在保证气化炉长周期高负荷运行方面起着重要的作用，我公司激冷气压缩机在近几年出现一种奇异现象，每次压缩机开车初期各项运行指标正常，均在正常范围内且运行平稳，在后期运行过程中，逐步会出现高速轴叶轮侧1301/02 振值波动较大的现象（波动范围值为20 um 左右），且波动为瞬间波动，波动频繁，为此在近几年里对压缩机多次进行检修，最终才解决此问题，保证压缩机的正常运行。

1 基本原理和轴承结构

1.1 基本原理

我厂采用的激冷气压缩机为SV12-M 离心式压缩机，正常运行转速为6 439 r·min-1，由压缩机、液力偶合器及电机组成，通过膜片联轴器联接，压缩机的轴端密封采用四川日机提供的干气密封，整个机组采用润滑油站集中供油，压缩机的轴端密封采用串联迷宫式干气密封，为了确保机组安全运转，压缩机组设有各种控制及保安装置。

1.2 轴承形式

压缩机低速轴采用圆瓦轴承，高速轴采用单侧金斯伯雷+可倾瓦支撑轴承的支推一体轴承。轴承装在机壳两端外侧的轴承箱内，为防止轴承体转动，轴承体的上方有防转销钉。支撑与止推一体轴承，支撑部分：可倾瓦轴承有5 个轴承瓦块，瓦块内表面浇铸一层轴承合金，瓦块等距地按装在轴承体的槽内，用特制的定位螺钉定位，瓦块可绕其支点摆动，以保证运转时处于最佳位置[1]。止推部分：止推轴承采用单面金斯伯雷推力轴承，每组有8 块止推块，置于旋转时推力盘一侧。推力瓦块工作表面浇铸一层轴承合金，等距离的装到固定环的槽内。每组有16 块水准块位于槽内推力瓦块的下方，将受到的力均匀分配在轴承的各个瓦块之间。止推轴承的轴向位置，由调整垫调整，调整垫的厚度在装配时配加工。根据需要止推轴承与支撑轴承合为一体，轴承体水平剖分为上、下两半。大齿轮支撑轴承为圆柱径向滑动轴承，为水平剖分轴承，采用巴氏合金浇注衬里[2]。大齿轮支推轴承为圆柱径向滑动轴承并带推力面的复合轴承。

2 前期检修过程

2.1 叶轮结垢情况检查

前期在对压缩机的叶轮进行检查中，发现叶轮的积灰较多，积灰较厚且不均匀（见图1），极有脱落掉块的风险，特别是叶轮口环处、叶轮后侧壳体处积灰厚度达到1 cm，叶轮大量的结垢和积灰，且积灰不均匀破坏叶轮动平衡[3]，影响激冷气压缩机高速轴振值，为此要求每次检修都要对其进行清理。方法：在叶轮拆卸下来后，对其使用手工清理，同时配合氧气乙炔焰加热，使结垢层因热胀冷缩脱落。

图1 叶轮结垢情况及清理后的叶轮

2.2 压缩机入口过滤器滤芯的检查清理

压缩机的入口过滤器积灰情况，也是影响着压缩机组的振动原因之一。当入口过滤器的积灰较多，且有较大的灰块时，由于过滤器孔径的变大，大灰块极有可能从大孔中进入蜗壳，对叶轮造成冲撞，造成压缩机高速轴振值波动。入口过滤器损坏严重，过滤器碎片等进入叶轮内，对叶轮进行冲击等，造成高速轴振动偏高。在检修过程中发现我公司该入口过滤器滤网本体裂纹处脱落，卡在叶轮流道处，造成机组振动异常，对其进行更换[4]。

2.3 轴承的检查

因高速轴振动频繁波动，前期在停车期间每次都对压缩机轴承及齿轮进行检查，对压缩机的高速轴、低速轴轴承间隙、轴承瓦背过盈量、轴窜量进行多次检测，并调整至规定范围内，检查结果和发现的问题如下：

1）未发现较大问题。其中两次拆检后未发现问题，因此只对各项参数进行复查调整至规定范围内，开车初期运行正常，后发现振值仍然出现波动。

2）高速轴的轴向间隙（窜量）大。通过轴承的复查数据发现，高速轴的轴向间隙（窜量）比要求值大了0.1 mm，须进行调整。拆卸叶轮侧轴瓦进行调整，由于轴瓦调整垫环没有调整余量，将轴瓦调整垫环精磨0.1 mm。

3）低速轴非驱动端径向间隙达上限。从轴承复查数据分析，低速轴非驱动端径向间隙已达上限，对所有轴承进行拆检调整。大仙轴承和齿上有亮点等，对轴承磨损的亮点、高点、划痕处进行研砂处理，对大齿轮所有齿进行检查、高点进行修整。

4）高速轴轴承推力瓦块有轻微磨损的亮点。对高速轴轴承进行拆卸检查，发现推力瓦块有轻微磨损的亮点，对亮点处进行打磨修正，对轴上的磨痕进行打磨修正。

5）小齿轮叶轮侧和非叶轮侧径向间隙超标。抬轴法和压铅丝法测得小齿轮叶轮侧和非叶轮侧径向间隙均超出要求数值。要求数据为0.12～0.162 mm，实测数据两侧间隙为0.20 mm 和0.18 mm，用压铅丝法来测得小齿轮支撑轴承叶轮和非叶轮侧瓦背过盈为0.02 mm，要求数据为0～0.02 mm，在范围内，小齿轮西侧加0.03 mm 不锈钢皮，大齿轮东侧支推轴承加0.03 mm 锡纸，大齿轮西侧支撑轴承加0.05 mm 铜皮。在拆检瓦块过程中发现非叶轮侧3#瓦背后加有0.13 mm（实测）不锈钢皮，1#和2#瓦背后加有0.03 mm 不锈钢皮，其余瓦块未加，且瓦块未按照顺序安装（未进行调整）。由于K1301B 长时间运行，瓦块磨损有间隙，把瓦背所加钢皮去掉，将5 块瓦按顺序进行旋转一圈，并以压铅丝法来测得瓦背紧力，从而对按所测的数据进行调整（瓦背加不锈钢皮），现2#和3#瓦背后加有0.03 mm 不锈钢皮，1#瓦背后加有0.13 mm 不锈钢皮。

以上问题处理完后开始整体回装并进行试机，但在开车中因振动大跳车，后再次进行复查，通过对轴承瓦块检查，未发现异常情况；对轴承间隙的复查发现，高速轴径向间隙均高于设计值，高速轴叶轮侧轴承过盈量偏大，设计值为0～0.02 mm，实测为0.056 mm；对高速轴轴承间隙进行调整，对上侧瓦块背部增加调整垫片，叶轮侧轴承最上侧瓦块加0.03 mm 调整垫，非叶轮侧轴承最上侧瓦块加0.02 mm 调整垫，对叶轮侧下瓦块侧隙加0.05 mm的调整垫圈，对齿轮啮合情况进行检查，啮合间隙0.44 mm，并对齿轮啮合情况涂红丹粉进行检查，齿轮啮合情况正常。

6）干气密封及高速轴、叶轮动平衡检查。干气密封拆装由厂家进行完成，使用时无异常，但为保证下一个运行周期的正常使用，将其返厂进行检查、检测、修复、保养。同时将高速轴、叶轮进行返厂做动平衡，动平衡结果良好。

3 问题发生的原因及解决方法

在最近的一次停车检修期间，重新对压缩机组进行轴承箱检查，检查内容及问题如下：

1）对齿轮啮合情况进行检查，齿轮啮合情况正常。

2）拆检时发现非叶轮侧径向轴承油封无固定螺钉（见图2 左），油挡可能存在摆动现象，迫使瓦块摆动，影响振值的平稳，在安装时对其全部补齐。

3）发现叶轮侧梳齿密封有磨损（见图2 右），有渗油现象，对其进行修复。

图2 无固定螺栓的油挡及磨损的梳齿密封

4）在进行轴承的检查时，经过与图纸的对比，根据旋转方向、原始设计图、原始安装备件编码判断，发现高速轴叶轮侧与非叶轮侧整副轴承装反，只因两个支推轴承型形状、大小全部一样，不容易进行辨别，但标注型号和旋转方向不一，造成两侧轴承安装错误，此问题为引起机组振值波动的主要原因之一，怀疑为前期检修时遗留问题。

5）对每副可倾瓦瓦块厚度进行检查，每组瓦块厚度不一致，最大差值在0.18 mm，为保证径向间隙对瓦块厚度进行调整。对可倾瓦块进行拆检时，发现瓦块遮挡上油孔，经过检查后确认瓦块装反，轴在瓦上的旋转方向应该如图3 所示，根据瓦块遮挡上油孔、瓦块进油倾斜角度（从大到小），确定轴与瓦块的旋转方向，对瓦块进行角度调整。

图3 调整前后的瓦块和角度

6）可倾瓦油挡探头孔过多(4 个)且未装探头，造成回油过快油压低，影响油膜，更换新瓦块油挡，从新打孔并插入探头固定，如图5 所示。

图4 更换前、后的油挡

对发现的所有问题处理完毕后，将所有数据调至正常范围内，如表1 所示，此次压缩机开车后正常运行，高速轴未再出现波动。

表1 轴承间隙数据表

4 结论

1）激冷气压缩机的振动波动，不仅仅与轴承有关，更与工况及运行状况有着很大关联，积灰和结垢层、入口过滤器的完好等各方面的异常都可造成激冷气压缩机轴振动增大。

2）叶轮上积灰不均匀，破坏叶轮和轴的动平衡，也会造成压缩机振动波动，必须保证工况的稳定，利用短停时间对叶轮进行频繁清理，避免叶轮结垢、积灰等。

3）入口过滤器也影响着压缩机的振动，必须保证入口过滤器的完好性，才能保证机组的正常运行。

4）两个支推轴承大小、形状、外观等一样，未根据旋转方向、原始设计图、原始安装备件编码等进行判断，造成叶轮侧与非叶轮侧装反，是压缩机高速轴振动的主要原因之一，在压缩机轴承回装时，必须严格确认轴承的装配是否正确。

5）压缩机的振动波动原因，主要来源于检修时的错误装配，可倾瓦块装反、瓦块遮挡上油孔、油挡无固定螺丝、瓦块厚度差异太大、探头开孔过多或未装探头等，都会导致轴的振动异常，在压缩机组的检修时，必须按照规程对其进行检修，确保各项装配一致，避免装配错误。