离心式合成气压缩机推力轴承温度高、多次损坏的处理过程及分析

离心式合成气压缩机推力轴承温度高、多次损坏的处理过程及分析

杨新岭

杨新岭

安徽昊源化工集团有限公司安徽省236000

摘要：昊源集团18.30配套二期合成气压缩机在运行1年时间内，推力轴承温度一直过高，推力瓦块巴氏合金多次脱落，现就上述问题的经过及处理过程进行分析。

关键词：推力轴承；温度高；烧瓦

一、前言

合成气压缩机是合成气项目中的关键设备。我厂一台2BCL528+3BCL459/A离心式压缩机自2014年4月份开车运行以来一直因为高压缸推力轴承温度高制约生产，特对几次检修过程总结分析。

二、故障分析与措施

二期合成气压缩机由8000KW异步4级电机驱动，经齿轮箱增速至9600r/min带动低压缸、高压缸运行。自2014年5月开始，二期合成气压缩机高压缸推力瓦温度居高不下，最高时达113℃。该轴承为金斯伯雷推力轴承。8月份对推力轴承进行检查，发现主推力瓦块有积炭现象存在。

图1主推力瓦积炭图2主推力瓦烧坏

积炭用1000#砂纸进行清理后投入运行，经过近十天时间主推力瓦温度从85℃缓慢上涨到98℃。

2014年8月，对推力瓦进行检查，积炭现象仍然存在。分析认为推力瓦供油不足或回油不畅是造成温度高的主要原因。有的止推轴承带油控制环结构，但一般油控制环的出油口经设计偏小，导致轴承体内部润滑油不能及时排掉，大量热量在轴承体内蓄积造成。[1]

于是采取了以下措施：主推力瓦瓦块进油侧刮弧形油楔，推力轴承控油环孔由13mm扩为16mm，进油压力由0.10MPa提高到0.13MPa。经检修后主推力瓦温度稳定在85℃左右。

2014年12月25日高压缸推力瓦在运行温度96.5℃时烧坏，巴氏合金层脱落、推力盘同时造成磨损。对推力盘稍作处理后，更换推力瓦块，投入生产。

2014年12月27日推力瓦在运行温度77.3℃时第二次烧坏，巴氏合金层脱落，推力盘磨损。

针对两次事故，首先从转子轴向力增加因素进行分析处理。轴向力增加的因素主要有：

1、压缩机突然停机：压缩机突然停机后出口气体排不出，如处理不当可能造成气体倒流、密封损坏、轴向力增加。2014年12月21日主电机定子线圈接地烧坏，造成突然停机，后更换电机投入生产。分析认为可能对推力瓦及密封造成一定损伤。

2、操作不当：由于操作不当导致压缩机入口流量减小，使得进出口压差增加以及进口冲力减小，造成轴向力增加。第一次烧瓦前20分钟系统开车过程中合成岗位冰机跳车，压缩机进口流量出现大幅度波动，导致高压缸防喘振阀打开。分析认为负荷大幅度波动，轴向推力瞬间过大，造成推力轴承油膜不能建立，是第一次烧瓦的主要原因。

3、级间密封损坏：级间密封损坏将导致叶轮前盖板处气体大量流回叶轮入口，从而前盖板所受压力降低，结果使轴向力增加。

4、平衡机构失效：平衡机构在正常情况下可平衡一定的轴向力。[2]如果平衡管堵塞、平衡盘密封损坏，都将引起平衡能力下降，轴向力增加的后果。2014年12月30日对高压缸进行抽芯检查，平衡管无堵塞，级间密封、平衡盘密封等无损坏、间隙符合设计要求。

5、联轴器存在预拉伸力。推力轴承修复后，高压缸驱动端膜片联轴器接筒含两端调整垫片8只拆除，高低压缸转子同时推向同一侧，测量联轴器端面距离，与接筒外加8只0.5mm调整垫片之和相等。因此排除预拉伸力原因。

其次推力盘光洁度不够、推力瓦块厚度相差较大也会引起推力轴承损坏。之前在安装推力瓦块时进行了详细测量厚度差在0.01mm以内，符合要求。分析认为第一次烧瓦之后推力盘未进行仔细修磨，存在两道1mm宽，0.03mm深环状沟槽，是造成第二次烧瓦的主要原因。

图3第一次烧瓦后推力盘修复图图3第二次烧瓦后推力盘修复图

于是对推力盘进行精磨处理，精磨0.10mm，厚度偏差经百分表检查在0.01mm以内。精磨后推力盘随转子一起返厂作动平衡。磨损量通过从推力轴承背后调整块加0.10mm铜皮进行调整，之后更换推力瓦块，投入生产。2015年2月5日高压缸推力瓦在满负荷运转一个月后，在运行温度80.5℃时第三次烧坏，推力瓦巴氏合金脱落，推力盘损失。分析原因为推力盘第二次修复质量不合格，表面有氧化层，如图3所示。于是进行推力盘第三次修复，修复后投入生产。

2015年4月12日利用系统断电机会对高压缸推力瓦进行检查发现其中一块推力瓦存在积炭、点蚀现象，于是重新更换新瓦。

推力瓦积炭、点蚀现象说明高压缸轴向推力可能超标。表1为压缩机各段设计工况与现在实际运行工况比较。实际工况明显偏离设计工况及特性曲线。压缩机流量超设计负荷4%，轴向推力较大。但目前压缩机进行平稳，温度一直稳定在70℃左右，不再出现温度高、烧瓦现象。

三、结束语

引起推力瓦温度过高原因应从进回油、轴向推力以及推力轴承和推力盘自身上找原因。彻底解决轴向推力过大问题，还需从增大平衡盘、平衡管和推力瓦面积上进行改造。

表1压缩机各段工况

参考文献：

[1]苏中帅，周慧，王硕，王延飞，王俊.CO2l离心压缩机组推力瓦温高问题的分析[J].机电产品开发与创新，2014，27（3）：20-22.

[2]李荣荣.离心式压缩机轴向力分析及平衡与消除措施[J].当代化工，2013（2）：773-778