新氫壓縮機(jī)軸瓦燒損的原因分析及對(duì)策

潘 強(qiáng)，蔣 媛，馬春生，胡建忠

（1.中國石油克拉瑪依石化公司，新疆克拉瑪依834000；2.中國石油烏魯木齊石化公司，新疆烏魯木齊831400）

新氫壓縮機(jī)軸瓦燒損的原因分析及對(duì)策

潘 強(qiáng)1，蔣 媛2，馬春生1，胡建忠1

（1.中國石油克拉瑪依石化公司，新疆克拉瑪依834000；2.中國石油烏魯木齊石化公司，新疆烏魯木齊831400）

對(duì)克拉瑪依石化公司某柴油加氫改質(zhì)裝置新氫壓縮機(jī)運(yùn)行過程中發(fā)生的曲軸第二主軸瓦燒毀事故和由其引發(fā)的電機(jī)前端軸瓦磨損次生事故進(jìn)行了原因分析，總結(jié)出了壓縮機(jī)主軸瓦燒毀時(shí)的表征現(xiàn)象和判斷標(biāo)準(zhǔn)，制定出有效的對(duì)策措施。

新氫壓縮機(jī)；曲軸主軸瓦；電機(jī)支撐瓦

1 引言

良好的潤滑是保證大型機(jī)組安全平穩(wěn)運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，克拉瑪依石化公司某柴油加氫改質(zhì)裝置設(shè)置2臺(tái)新氫壓縮機(jī)組（K-3101A/B），是裝置生產(chǎn)運(yùn)行的核心設(shè)備，運(yùn)行條件是一開一備，其作用是保證系統(tǒng)氫氣壓力，參與加氫反應(yīng)，該機(jī)組為國產(chǎn)化設(shè)備，采用三列平衡式對(duì)稱布置三級(jí)往復(fù)壓縮設(shè)計(jì)[1]。該機(jī)組運(yùn)行過程中，由于供油管安裝質(zhì)量問題導(dǎo)致第二主軸瓦供油管引出螺紋接口脫開，造成壓縮機(jī)第二主軸瓦供油中斷燒毀，同時(shí)第二主軸瓦燒毀后，其附近的第一主軸瓦和電機(jī)靠聯(lián)軸器端支撐軸瓦承受載荷增大，進(jìn)一步造成第一主軸瓦超溫、電機(jī)支撐瓦下部巴士合金層碾壓磨損的次生事故，本文對(duì)以上一系列問題進(jìn)行了原因分析，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)出壓縮機(jī)主軸瓦燒毀時(shí)的表征現(xiàn)象和判斷標(biāo)準(zhǔn)，制定出相應(yīng)的對(duì)策措施來有效防止類似問題發(fā)生后事故擴(kuò)大化，為今后同類裝置處理類似問題提供借鑒和參照。

2 機(jī)組概況

新氫壓縮機(jī)組（K-3101A/B）采用三列對(duì)置不平衡固定式水冷機(jī)組設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：三列三級(jí)壓縮，吸氣壓力：一級(jí)1.98 MPa、二級(jí)3.94 MPa、三級(jí)7.42 MPa；排氣壓力：一級(jí)4.06 MPa、二級(jí)7.65 MPa、三級(jí)13.20 MPa；設(shè)計(jì)排氣量：34000 Nm3/h；電機(jī)功率：3150 kW。

3 故障過程

2014年7月23日，新氫壓縮機(jī)K-3101/B在運(yùn)行過程中，輔油泵突然啟動(dòng)，潤滑油總管油壓由正常的0.338 MPa上升至0.406 MPa，潤滑油站過濾器壓差小幅上升，由0.03 MPa升至0.05 MPa后穩(wěn)定，同時(shí)曲軸的第二主軸瓦溫度201-TI4127B、第一主軸瓦溫度201-TI4128B、電機(jī)聯(lián)軸器端軸瓦溫度201-TI4116B均開始緩慢升高，15 min后曲軸的第二主軸瓦溫度201-TI4127B突然急劇升高，由67.8℃上漲至熱電偶能測量的滿量程206.2℃（超過該量程的溫度無法檢測），壓縮機(jī)電機(jī)聯(lián)軸器端軸瓦溫度201-TI4116B由正常時(shí)的66℃上漲至94℃，曲軸第一主軸瓦溫度201-TI4128B也由正常時(shí)的61℃上漲至80℃，各軸瓦溫升變化趨勢如圖1所示，此時(shí)潤滑油過濾器壓差再次開始急劇上升，最終差壓達(dá)0.1 MPa，如圖2所示。機(jī)組緊急切換停機(jī)后，發(fā)現(xiàn)輔油泵運(yùn)行時(shí)油壓只有0.265 MPa，正常時(shí)該油壓一般在0.40 MPa左右。

拆檢過程：打開曲軸箱檢查發(fā)現(xiàn)曲軸第二主軸瓦供油管引出螺紋接口脫開，如圖3所示，第二主軸瓦磨損，箱體內(nèi)有大量被磨下的金屬碎屑顆粒懸浮在潤滑油中，如圖4所示。軸瓦拆檢發(fā)現(xiàn)，自聯(lián)軸器端數(shù)第二主軸瓦由于油路中斷燒毀，軸瓦內(nèi)襯的鎂鋁合金層已經(jīng)被完全融化磨損，軸瓦內(nèi)表面可見有大量銀白色的鎂鋁合金金屬碎屑附著，見圖5所示，由此推測該軸瓦的實(shí)際溫度至少在500℃以上。主電機(jī)聯(lián)軸器端支撐軸瓦檢查其內(nèi)表面有磨損，下瓦有少量巴氏合金堆積碾出，如圖6所示。曲軸箱內(nèi)潤滑油變質(zhì)，懸浮金屬顆粒物明顯增多，打開油站過濾器發(fā)現(xiàn)濾芯堵塞，有大量從軸瓦上磨下的鎂鋁合金碎屑附著于濾芯上。附近聯(lián)軸器端第一主軸支撐瓦檢查正常，燒損軸瓦附近三級(jí)缸檢查對(duì)應(yīng)連桿大、小頭瓦正常[2]。

檢修過程：對(duì)第二主軸支撐瓦進(jìn)行了更換，對(duì)主電機(jī)聯(lián)軸器前端支撐瓦進(jìn)行了維修刮研可繼續(xù)使用；對(duì)曲軸箱內(nèi)各油路連接管路、接頭進(jìn)行了檢查緊固，對(duì)曲軸箱油及油路系統(tǒng)部件進(jìn)行了更換清理。

4 原因分析

機(jī)組潤滑流程簡介：該機(jī)組采用壓力潤滑，設(shè)計(jì)潤滑油站一座，主、輔油泵各一臺(tái)，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)依靠軸頭主油泵供油給機(jī)組各摩擦副提供壓力潤滑，主要潤滑部位包括曲軸箱內(nèi)主軸瓦5副、連桿大小頭瓦合計(jì)6處、十字頭上下滑道合計(jì)6處，機(jī)組油壓監(jiān)測儀表設(shè)置在曲軸箱內(nèi)供油壓力總管末端引出口[3]。設(shè)置有壓力遠(yuǎn)傳儀表1處（監(jiān)測油壓低于0.25 MPa時(shí)報(bào)警并啟動(dòng)輔助油泵）、壓力開關(guān)3只（油壓低于0.2 MPa時(shí)“三取二”低油壓聯(lián)鎖停機(jī)）。

4.1 主軸瓦燒毀原因分析

第二主軸燒毀原因：機(jī)組安裝控制質(zhì)量存在問題。供油管路安裝不良，造成機(jī)組運(yùn)行過程第二主軸支撐瓦供油管引出螺紋接口脫開，供油中斷是造成采用壓力潤滑的第二主軸瓦燒毀的直接原因。

第一主軸瓦溫度上升和電機(jī)前端軸瓦磨損原因：由于電機(jī)轉(zhuǎn)軸與曲軸采用剛性聯(lián)軸器連接，當(dāng)?shù)诙鬏S瓦燒損后造成曲軸及電機(jī)支撐軸瓦受力分布變化，靠近聯(lián)軸器部位電機(jī)支撐軸瓦和第一主軸瓦受力均增大，于是電機(jī)支撐瓦下部合金層碾壓磨損，軸瓦溫度由正常時(shí)的66℃上漲至94℃，第一主軸瓦溫度也由正常時(shí)的61℃上漲至80℃。

4.2 過濾器壓差增大的原因分析

由于第二主軸瓦供油管引出螺紋接口脫開后油壓被突然泄放潤滑油總管油壓降低，而潤滑油過濾器壓差大致等于過濾器前的軸頭泵出口壓力減去經(jīng)過過濾器后的潤滑油總管油壓[4]，此時(shí)潤滑油總管油壓降低，軸頭泵出口壓力未變，所以潤滑油過濾器壓差瞬間會(huì)有所增大，也就是故障初期的過濾器壓差由0.03 MPa升至0.05 MPa，隨著時(shí)間的推移，第二主軸瓦表面內(nèi)襯的鎂鋁合金層被完全融化磨損后，金屬碎屑進(jìn)入潤滑油系統(tǒng)，將過濾器濾芯堵塞，過濾器壓差進(jìn)一步增大，最終達(dá)0.1 MPa以上。

5 防范應(yīng)對(duì)措施

（1）新氫壓縮機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)項(xiàng)目中，增加主軸瓦溫度5處及電機(jī)支撐軸瓦溫度2處高高聯(lián)鎖停機(jī)項(xiàng)目，避免人為判斷停機(jī)等可操作性差的問題，防止事故擴(kuò)大化；

（2）對(duì)機(jī)組曲軸箱內(nèi)各油路連接管路、接頭進(jìn)行檢查緊固，對(duì)整個(gè)油路流程進(jìn)行沖洗置換，更換過濾器濾芯和曲軸箱、電機(jī)軸承箱內(nèi)潤滑油；

（3）針對(duì)機(jī)組聯(lián)鎖變更后帶來的機(jī)組誤停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)增大的問題，加強(qiáng)新氫中斷應(yīng)急演練，防止機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)后風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)大。

6 結(jié)論

本文通過對(duì)以上問題的分析，總結(jié)出壓縮機(jī)主軸瓦燒毀時(shí)的表征現(xiàn)象和判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）潤滑油總管油壓瞬間下降，輔油泵自啟；

（2）潤滑油過濾器壓差增大，隨著時(shí)間的推移，有可能會(huì)進(jìn)一步再增大；

（3）主軸瓦溫度短時(shí)間內(nèi)急劇上升，同時(shí)其附近的幾個(gè)軸瓦溫度也會(huì)隨之緩慢上升，如果機(jī)組運(yùn)行過程中同時(shí)出現(xiàn)以上3種表象，應(yīng)做緊急停機(jī)處理，防止事故擴(kuò)大化。

[1] 潘強(qiáng).氫氣壓縮機(jī)振動(dòng)的原因分析及減振措施[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2013，242（6）：57-60.

[2] Qin Hongbo.Compressed Air System Performance Measurement and Analysis Method Study[A].The 5th International Conference on Compressor and Refrigeration[C].Xi An：Xi an Jiaotong University，2005：14-15.

[3] 黃成.大型空壓機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸瓦磨損分析與處理[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2013，（3）：26-28.

[4] 聶鵬飛.某螺桿式空壓機(jī)燒損原因分析與改進(jìn)措施[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2013，（2）：64-66.

Reason Analysis and Countermeasure of Hydrogen Compressor Bearing Burning Damage

PAN Qiang1,JIANG Yuan2,MA Chun-sheng1,HU Jian-zhong1
(1.PetroChina Karamay Petrochemical Company，Karamay 834000,China；2.PetroChina Urumqi Petrochemical Company,Urumqi 831400,China)

Aiming at the second main bearing of crankshaft burning damage in operating process of a diesel hydrogenation modification device of new hydrogen compressor in Karamay Petrochemical Corp.and the abrasion secondary accident caused in bearing in front end of motor,the paper had carried out the analysis of reasons，summarized the characterization phenomenon and the judgment standard while the compressor main shaft burning，and made the effective countermeasures.

hydrogen compressor;crankshaft main bearing；motor support bearing

TH45

B

1006-2971（2015）06-0062-03

潘強(qiáng)（1982-），男，四川內(nèi)江人，工程師，碩士，在中國石油克拉瑪依石化公司從事設(shè)備技術(shù)管理工作，已在國家核心期刊和論文交流會(huì)議上發(fā)表論文10余篇。E-mail：panqiang@petrochina.com.cn

2015-04-09