60 000m3/h空分裝置增壓機軸瓦溫度異常分析及改善

伍卓爾

（湛江寶粵氣體有限公司，廣東湛江 524000）

1 裝置概況

湛江寶粵公司的60 000nm3/h 空分裝置由國際知名空分公司設計制造，于2015年7月建成投產，氧氣、氮氣產量為 60 000m3/h，氬氣產量為1 550m3/h。該空分裝置采用分子篩吸附凈化，配有增壓機、增壓透平膨脹機，膨脹空氣進上塔和全精餾無氫制氬，既有內壓縮又有外壓縮流程，儀控系統采用DCS 控制系統。主體空分關鍵轉動設備為國際知名品牌，冷箱主體靜設備由空分公司設計制造或配套。

該空分裝置配套的增壓機型號為STC-GC（10-3-H），采用單進氣、雙軸、H 型齒輪組裝、三級壓縮、三段冷卻。其主要結構包括帶齒輪增速裝置的壓縮機本體、級間冷卻器和潤滑三部分，其介質為空壓機壓縮后凈化的空氣。主要技術參數：入口流量為104 000m3/h，入口壓力0.46MPa，入口溫度33℃，排出壓力～3.0MPa，電機功率7 400kW，電壓10kV，電流493A，轉速1 492rpm。

2 故障現象

增壓機四級軸瓦溫度自投產以來一直偏高，維持在98℃左右，正常溫度范圍為80℃-90℃。2016 年3 月24 日增壓機四級（自由端）軸瓦溫度從98℃上升到108℃，然后下降到100℃后基本維持穩定，整個過程約4min，軸瓦溫度上升的同時軸瓦振動出現下降，然后基本恢復到原來的振動值；4月12日增壓機四級軸瓦溫度從100℃上升到117℃（報警值是115℃，停機值是125℃），然后降到107℃后基本維持穩定，整個過程仍約4min，軸瓦溫度上升的同時軸瓦振動出現下降，然后基本恢復到原來的振動值（見圖1）。

圖1 改造前四級軸瓦溫度趨勢

2016 年4 月19 日更換新軸瓦后軸承溫度也一直保持在106.7℃左右，提高供油壓力后，軸瓦溫度無改善。

3 原因分析

3.1 儀表監測數據不準

增壓機的潤滑油溫度值是將現場溫度探頭監測的電阻值信號，傳輸到DCS 模塊后將其轉換成溫度數值再進行顯示，有可能在測量過程中受到了某種干擾。

3.2 軸瓦結焦或損壞

增壓機四級軸瓦溫度長期偏高，容易引起軸瓦瓦塊接觸面結焦形成漆膜，當高速運轉的軸碰到突出的漆膜時，造成漆膜剝離、瓦塊與軸之間的間隙變小，軸瓦進油量突然變小軸瓦溫度急劇上升；當漆膜剝離后軸與軸瓦之間的間隙變大，潤滑油進油量恢復正常，軸瓦溫度快速降低恢復到原值。

如果軸瓦本身有質量問題，或者有雜質進入到軸瓦與軸的間隙當中，在運行過程中會造成軸瓦突然損壞導致溫度 變化。

3.3 潤滑油系統問題

增壓機軸瓦在運行過程中通過油泵強制輸送潤滑油來起到潤滑、支撐、冷卻、減磨、清洗等作用，如果潤滑油參數指標（如溫度、壓力、流量、黏度、水分、雜質等）發生改變，將導致潤滑油膜剛性降低，潤滑效果變差，造成軸瓦溫度出現波動。

4 故障診斷

4.1 排除在線監測數據問題

對軸瓦溫度監測回路進行檢查，測量阻值及對應溫度、緊固接線端子、檢查接地等，均未發現異常，排除儀表監測問題[1]。

4.2 潤滑油系統檢查

檢查運行過程中潤滑油壓力、溫度等趨勢，未發現異常；檢查供油管路、回油管路、軸瓦內部油路，均未發現異常；對KTL46汽輪機油進行采樣檢測分析，結果如表1。

表1 昆侖KTL46長壽命汽輪機油新油、在用油分析結果

通過以上數據對比，過濾器樣品和油箱樣品的運動粘度、水分和酸值并無明顯變化，從酸值和粘度可以看出，油品并未出現嚴重的氧化；漆膜傾向指數有所增大，可能對軸瓦潤滑造成影響[2]。

4.3 軸瓦檢查

通過對軸瓦的檢查，發現軸瓦瓦塊接觸面有結焦及磨損情況情況，軸瓦本身并無質量問題。

4.4 診斷結果

通過以上檢查分析，認為軸瓦溫度異常波動的主要原因為軸瓦結焦。而增壓機潤滑油輕微氧化、漆膜傾向指數有所增大及軸瓦溫度長期偏高，均會加速軸瓦接觸面出現結焦 情況。

更換增壓機四級軸瓦后，軸瓦溫度高于原運行值，認為軸瓦設計間隙偏小導致進油量偏小引起軸瓦溫度偏高。

5 改善措施

5.1 改善潤滑油品質

將原國產KTL-46#潤滑油更換為進口美孚DTE 中級VG46潤滑油，并定期進行過濾，改善潤滑油品質。

5.2 提高軸瓦進油量降低軸瓦運行溫度

如將增壓機四級軸瓦更換成原廠高性能軸瓦，費用高達35萬元。為降低成本，將改造費用控制在5萬元以內，采取對軸瓦瓦塊進行改造的措施，以加大軸瓦進油量降低瓦溫，避免軸瓦一直在高溫情況下運行。

5.3 軸瓦改造方案及風險

對軸瓦部件的每只瓦塊做切割1/6，使得雙向瓦塊變為單向瓦塊，提高改造后瓦塊的進油量，從而降低瓦溫。改造風險及注意事項：

（1） 改造后軸瓦由雙向瓦塊變為單向瓦塊，需確保壓縮機出口單向閥工作情況良好，以保證壓縮機在使用過程中不會出現反轉情況。

（2） 按照原設計，三級和四級軸瓦是可以通用互換的，由于切瓦后變成單項瓦塊，三、四級軸瓦不能互換使用。

（3） 由于瓦塊切除后會改變瓦塊承力位置，導致軸運行位置變化，如果只是改造一端的軸瓦，會造成軸在運行過程的不平衡，影響振動。因此同時改造三、四級軸瓦。

5.4 改善效果

對軸瓦進行切瓦改造后，四級瓦溫從105℃下降到81℃（見圖2），運行至今基本沒有上升，軸瓦振動也基本沒有變化，改造效果非常好，解決了軸瓦溫度高的問題，同時節省了成本并保障增壓機可靠運行。

圖2 改造后運行時四級軸瓦溫度趨勢