合成氣壓縮機(jī)推力瓦溫高原因分析及處理

張鳳娟 張衛(wèi)星（河南能源化工集團(tuán)中原大化， 河南 濮陽 457000）

合成氣壓縮機(jī)推力瓦溫高原因分析及處理

張鳳娟 張衛(wèi)星（河南能源化工集團(tuán)中原大化， 河南 濮陽 457000）

本文就中原大化生產(chǎn)甲醇裝置合成氣壓縮機(jī)運行過程中推力瓦溫高的原因進(jìn)行分析，經(jīng)過對設(shè)備進(jìn)行檢查以及檢修，并采取了相應(yīng)的措施，較好地解決了壓縮機(jī)推力瓦溫高的問題。

合成氣壓縮機(jī)；推力軸承；推力瓦溫度

合成氣壓縮機(jī)組是生產(chǎn)甲醇的一個核心設(shè)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(zhuǎn)子在運行過程中的軸向推力，根據(jù)機(jī)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(tài)的一個重要參數(shù)，在機(jī)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(dǎo)致瓦塊失效，從而影響機(jī)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(fā)性的，也有可能是循序漸進(jìn)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(chǎn)生的機(jī)理是復(fù)雜的，一般認(rèn)為葉輪力的產(chǎn)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(jìn)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(dá)。

（2）平衡力Fp的產(chǎn)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(dāng)，平衡盤后與壓縮機(jī)入口相通 ，由于平衡盤前后壓強(qiáng)和受力面積的不同所形成的力即為平衡力Fp。

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

膜片變形所產(chǎn)生的附加力與膜片變形量之間的關(guān)系，變形量與力是一個近似線性的關(guān)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(chǎn)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(chǎn)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(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fù)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(qiáng)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(jī)自原始開車以來主推力瓦溫一直偏高，高負(fù)荷下一度達(dá)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(fā)現(xiàn)推力瓦表面的巴氏合金磨損嚴(yán)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(jìn)油量，回裝開車后，效果還是不好。

（2）平衡盤低壓側(cè)到一段入口平衡管加旁路。在原來的基礎(chǔ)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(jìn)油量，同時把推力盤上邊的阻油環(huán)出油口的直徑由13mm擴(kuò)大到20mm，直接增大了進(jìn)油量與出油量。再開車后。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到8000r/min，系統(tǒng)壓力升高到7MPa左右時。瓦溫還是達(dá)到了94℃以上。由于擴(kuò)大了回油口，止推軸承的上油壓力降了0. 02MPa（從0轉(zhuǎn)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(jìn)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(fā)現(xiàn)合成氣機(jī)組壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，平衡盤密封中間漏氣孔與壓縮機(jī)連接管不通，平衡盤密封中間漏氣與壓縮機(jī)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(nèi)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(jī)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(nèi)缸被吹了一個漩渦可看到壓力還是很高的）。本來設(shè)計大量循環(huán)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(jī)二段入口壓力相一致，因堵塞，平衡盤高壓側(cè)漏氣只能全部進(jìn)入低壓側(cè)，因低壓側(cè)排氣孔偏小使漏氣無法全部進(jìn)入壓縮機(jī)一段入口，低壓側(cè)腔室壓高于設(shè)計壓力，致使平衡盤兩端壓差小，平衡壓縮機(jī)轉(zhuǎn)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(jié)語

自2015年11月份檢修機(jī)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(jī)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(fù)荷下機(jī)組運行使主推力瓦溫下降約20℃以上，保證了機(jī)組長周期高負(fù)荷運行。自2015年11月份檢修機(jī)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(yè)于河南科技大學(xué)，現(xiàn)工作于河南能源化工集團(tuán)中原大化公司，空分廠壓縮操作工。②張衛(wèi)星（1988- ），男，助理工程師，河南能源化工集團(tuán)中原大化公司空分廠從事空分操作。