離心式壓縮機軸瓦積碳原因分析及解決方案

杜冰鋒

（烏魯木齊石化公司煉油廠機動科，新疆烏魯木齊 830019）

1 設備基本參數及故障情況

1.1 離心式壓縮機基本參數

煉油廠焦化車間離心式壓縮機K-201為沈陽鼓風機集團制造，型號為2MCL527。該機組由壓縮機、增速箱和變頻電機組成，壓縮機與增速箱之間、增速箱和電機之間都是由膜片聯軸器聯接（圖1）。壓縮機支撐軸承采用的是五瓣可傾瓦軸承，其中下部3塊，上部2塊（圖2）。

1.2 可傾瓦軸承的優點

可傾瓦軸承與其他軸承相比，優點是每一塊瓦均能自由擺動，在任何情況下都能形成最佳油楔。特別是在高速運轉情況下，穩定性好，不易發生油膜振蕩，在離心式壓縮機中應用普遍。

可傾瓦軸承主要由軸承體、兩側油封和瓦塊構成。可傾瓦軸承一般采用5塊瓦或6塊瓦，沿軸頸的周圍均勻分布，各自可以繞自身的一個支點擺動。瓦塊與軸頸必須保證正常的軸承間隙量，一般取軸徑值的0.15%～0.2%。每塊瓦的外徑都均需要小于軸承體的內徑，瓦背圓弧與軸承體內孔采用線接觸，它相當于一個支點，當機組轉速、負荷等運行條件變化時，瓦塊能在軸承體的支撐面上自由地擺動，自動調節瓦塊位置，形成最佳潤滑油楔。

圖1 機組總貌

圖2 可傾瓦軸承

1.3 離心式壓縮機運行中故障情況

煉油廠焦化車間離心式壓縮機組于2011年安裝投用，在運行周期內，發現軸承有溫度升高現象，解體檢修時發現軸瓦有積碳情況，檢修對軸瓦積碳進行清理后回裝。2015年12月因軸瓦積碳嚴重，導致軸瓦溫度超過機組聯鎖值，機組聯鎖停車。解體后軸承情況如圖3所示。

圖3 解體后軸承情況

2 軸承積碳原因分析

2.1 軸承間隙偏小，導致軸承積碳

根據可傾瓦軸承的特點可以得出可傾瓦軸承軸瓦間隙的控制和軸瓦進油量的控制是軸瓦運行的關鍵。由于離心式機組轉速高，為保證油膜的穩定性，可傾瓦設計間隙小，一般取間隙值為直徑的0.15%～0.2%。如果軸承間隙偏小，導致摩擦副中潤滑油流量偏小，潤滑油帶走的摩擦熱較少，這就使得軸承的溫度偏高，容易造成軸承瓦塊的積碳。如果軸承間隙偏大，則會造成機組振值升高。

2.2 潤滑油流通軸承的面積小，軸承潤滑及冷卻效果不佳導致軸承積碳

壓縮機轉子在高速轉動過程中，軸頸帶動潤滑油進行軸承，在軸頸周圍形成多油楔。如果軸承進油口和出油口間隙小，潤滑油進入軸承油量就會偏少，轉子與軸承轉動產生的熱量不能及時的被帶走，導致軸承積碳。

2.3 潤滑油運行過程中形成“漆膜”后導致軸瓦積碳

2.3.1 “漆膜”的形成

漆膜的形成是一個復雜的過程。在機組運轉中，隨著潤滑油不斷循環使用，潤滑油的品質會發生變化，出現氧化情況。氧化物產出并逐漸聚合，逐漸產生可溶的、有極性的軟性污染物，并溶于潤滑油中。當潤滑油中是軟性污染物濃度達到一定值，就會在機械金屬表面，如軸承、齒輪上，形成漆膜。漆膜的形成會造成軸瓦溫度升高，油溫隨之升高，潤滑油溫度高會加劇油品的氧化。

2.3.2 在機組運行中積碳產生的原因

潤滑油發生氧化是導致漆膜形成的主要原因。機組潤滑油在使用過程中一般控制在（40～45）℃，在特定溫度下，潤滑油與空氣和金屬材料觸摸，潤滑油會發生氧化作業并產生極性物質如醛、酮、酸以及縮聚產物等微溶于油中，當極性物質的含量超出了潤滑油的溶解度或油溫下降后，聚集物就會堆積起來，形成漆膜。在機組運行中，潤滑油中軟性污染物逐漸在機組軸瓦處堆積，導致軸瓦積碳。

3 軸承積碳解決方案

3.1 采用正確的測量方法，保證軸承間隙符合要求

在檢修作業中，施工人員閱機組資料，確定該機組支撐軸承間隙值為（0.16～0.21）mm。為確保間隙值測量的準確性，檢修技術人員采用了壓鉛絲法測量、抬軸法測量和使用精密量具測量的方法對軸瓦間隙進行確定。經測定軸瓦間隙為0.21 mm符合標準要求，保證軸承間隙符合要求，排除了由于軸承間隙小導致軸瓦積碳的因素。

3.2 手工刮研軸承進、出油倒角，保證軸承進出油量

為解決軸瓦進油量少而導致的軸承溫度高，引起軸瓦積碳的難題，檢修技術人員在檢修中對可傾瓦進行刮削處理。查閱相關文獻，咨詢廠家技術人員后，在軸瓦的進、出油邊中間部位80%長度上手工刮削出不大于10 mm的5°～10°倒角，以不超越軸頸接觸線為準，增加軸瓦潤滑油通過量，降低瓦溫。為保證軸瓦回油暢通，將軸瓦外側擋油圈的內孔直徑擴大（0.1～0.2）mm，保證回油速度。

3.3 加強機組潤滑管理，保證機組良好潤滑

3.3.1 選用合適的潤滑油

根據壓縮機運行條件和技術要求選用合適的潤滑油。鑒于目前離心式壓縮機軸瓦溫度普遍較高（約70～85℃），根據潤滑油性能，當溫度≥60℃時，油溫每升高10℃礦物油老化速度將升高1倍，積碳速度亦成倍增加。因此，當60℃≤軸瓦溫度≤85℃時，采用礦物油作為基礎油的潤滑油可以在較長時間內保障潤滑效果；當軸瓦溫度≥85℃特別是≥95℃時，最好選用純合成油作為基礎油的潤滑油。

3.3.2 定期進行潤滑油分析

定期分析潤滑油的各項指標，發現異常，及時制訂針對性措施，確保機組處于良好的潤滑狀態。由于油品中的添加劑在運行過程中消耗速度大于油品消耗速度，導致油品品質呈明顯下降趨勢，根據油品添加劑消耗及油品狀況，補充添加劑，恢復油品性能指標。

4 結束語

通過對焦化車間離心式壓縮機K-201軸瓦積碳原因的深入分析，找出了軸瓦積碳的原因，并采取了相應針對性的解決措施。機組開啟后，機組振動略微下降，最大值為14.3 μm，各測點的軸承溫度由原來的87℃降為81℃，運行狀態良好，解決了離心式壓縮機運行中軸承積碳的瓶頸問題，保證了裝置安、穩、長、滿、優的運行。