合成氣壓縮機推力瓦溫高原因分析及處理

張鳳娟 張衛星（河南能源化工集團中原大化， 河南 濮陽 457000）

合成氣壓縮機推力瓦溫高原因分析及處理

張鳳娟 張衛星（河南能源化工集團中原大化， 河南 濮陽 457000）

本文就中原大化生產甲醇裝置合成氣壓縮機運行過程中推力瓦溫高的原因進行分析，經過對設備進行檢查以及檢修，并采取了相應的措施，較好地解決了壓縮機推力瓦溫高的問題。

合成氣壓縮機；推力軸承；推力瓦溫度

合成氣壓縮機組是生產甲醇的一個核心設備，其推力軸承為巴氏合金澆注。推力軸承的主要作用是承受轉子在運行過程中的軸向推力，根據機組的軸向力，選擇推力軸承的形式并計算其承載的面積，保證軸承正常工作。推力軸承的瓦塊溫度是其運行狀態的一個重要參數，在機組運行過程中瓦塊溫度過高將影響推力瓦塊的承載能力，加快磨損，甚至導致瓦塊失效，從而影響機組的正常運行。

1　推力瓦溫高理論分析

造成推力軸承溫度高甚至燒瓦等問題，最直接的原因就是推力軸承承受的軸向力超出了推力軸承允許的范圍，這個過程有可能是突發性的，也有可能是循序漸進的 。

（1）軸向力分為以下幾個部分：①葉輪力Fy。②平衡力Fp。③外力Fw，葉輪力產生的機理是復雜的，一般認為葉輪力的產生因素包括葉輪前后的壓差、流體泄漏帶來的徑向流動、葉輪位置的對中程度、流體在進出口的速度及角度等，分別用壓差力徑流、不對中力和動反力來表達。

（2）平衡力Fp的產生 平衡盤于末級葉輪后，平衡盤前的壓力與末級葉輪出口壓力相當，平衡盤后與壓縮機入口相通 ，由于平衡盤前后壓強和受力面積的不同所形成的力即為平衡力Fp。

（3）外力Fw產生 當聯軸器為柔性聯軸器（膜片或膜盤）時，外力的產生是由于壓縮機組運行之后，由于內介質被壓縮做功產生熱量，使得設備本身的溫度也同步升高，壓縮機及其連接設備的轉子由于溫度升高而產生徑向、軸向漲熱，使得轉子擠壓或拉伸聯軸器，聯軸器膜片或膜盤發生變形，而產生的作用在壓縮機和其連接在設備上的拉力或推力。當聯軸器為柔。剛性聯軸器時，外力的產生可能是由于其連接在設備軸向力通過剛性聯軸器傳遞到壓縮機上。

膜片變形所產生的附加力與膜片變形量之間的關系，變形量與力是一個近似線性的關系所以減小膜片變形量是降低附加力的有效手段。

（4）軸承力Ft的產生 推力軸承所承受的力即為，軸向力它是由平衡盤平衡掉部分葉輪力所產生的殘余軸向力與外力的合力，軸承力的大小和方向都取決于該合力。殘余軸向力Fx即離心壓縮機轉子有平衡盤平衡掉部分軸向力，余下的軸向力稱為殘余軸向力Fth

Fth=Fy- Fp

轉子作用于推力軸承的總軸向力為 Ft= Fth-Fw

綜上所述，推力軸承溫度高是由于推力軸承所受軸承力Ft超過軸承自身所能承受的負載造成的。要改變推力軸承溫度高的狀況，可以從以下幾個方面入手：一是盡量使外力減小，或是外力與軸承力方向相反；二是增加平衡盤平衡力，減小周承受力；三是增強推力軸承的受力能力。

2　推力瓦溫高采取的措施及效果

（1）合成氣壓縮機自原始開車以來主推力瓦溫一直偏高，高負荷下一度達到120℃以上，造成跳車。 2012年5月份停車后，維修人員把推力瓦塊拿出來后。發現推力瓦表面的巴氏合金磨損嚴重，更換了新的瓦塊。并且把推力瓦塊巴氏合金的油入口處的截面坡度加大，以增加進油量，回裝開車后，效果還是不好。

（2）平衡盤低壓側到一段入口平衡管加旁路。在原來的基礎上加了一根和原來相同管徑的平衡管，并加大平衡腔室的容積。處理后，推力瓦溫還是沒有明顯的改觀。

（3）把推力瓦表面的巴氏合金油入口的坡度刮成月亮形，以增加進油量，同時把推力盤上邊的阻油環出油口的直徑由13mm擴大到20mm，直接增大了進油量與出油量。再開車后。當轉速達到8000r/min，系統壓力升高到7MPa左右時。瓦溫還是達到了94℃以上。由于擴大了回油口，止推軸承的上油壓力降了0. 02MPa（從0轉速到8000r/min），回油不暢充滿油管.再降就接近止推軸承最低上油壓力0.03MPa，所以不能再增大進油量。

（4）2015年11月主推力瓦溫TI07002高到110 ℃以上，停車檢修。本次檢修發現合成氣機組壓縮機轉子，平衡盤密封中間漏氣孔與壓縮機連接管不通，平衡盤密封中間漏氣與壓縮機二段入口相連通管線 缸與外缸都有正常開孔，但隔板未打孔，氣流無法順暢接通造成內缸被吹了一個窟窿；從檢修前后推力瓦溫變化分析，平衡盤密封中間排氣孔在和壓縮機二段入口未接通時，平衡盤密封中間排氣孔處壓力較高（從內缸被吹了一個漩渦可看到壓力還是很高的）。本來設計大量循環氣通過前幾級迷宮密封減壓后和二段入口氣體接通，使平衡盤迷宮密封中間壓力與壓縮機二段入口壓力相一致，因堵塞，平衡盤高壓側漏氣只能全部進入低壓側，因低壓側排氣孔偏小使漏氣無法全部進入壓縮機一段入口，低壓側腔室壓高于設計壓力，致使平衡盤兩端壓差小，平衡壓縮機轉子軸向推力的能力較弱，使主推力瓦承受力過多的軸向推力，所以主推力瓦溫高。

3　結語

自2015年11月份檢修機組，疏通了平衡盤密封中間排氣孔后，減少了軸向推力，降低推力瓦溫。該措舉意義非常之大，一舉消除了困擾該機組推力瓦溫高的多年問題，主推力瓦溫高到110 ℃以上，檢修后主推力瓦溫降到88℃，同負荷下機組運行使主推力瓦溫下降約20℃以上，保證了機組長周期高負荷運行。自2015年11月份檢修機組，疏通了平衡盤密封中間排氣孔后，減少了軸向推力，降低推力瓦溫。

①張鳳娟（1988- ），女，助理工程師、2011年畢業于河南科技大學，現工作于河南能源化工集團中原大化公司，空分廠壓縮操作工。②張衛星（1988- ），男，助理工程師，河南能源化工集團中原大化公司空分廠從事空分操作。