富氣壓縮機推力瓦損壞原因分析及解決方法

張震(北京燕化正邦設備檢修有限公司,北京　102500)

富氣壓縮機推力瓦損壞原因分析及解決方法

張震(北京燕化正邦設備檢修有限公司,北京102500)

針對離心式壓縮機運轉過程中出現的推力軸瓦磨損故障，從該機組推力瓦的受損情況、受力情況、潤滑狀況等方面入手，分析診斷故障原因，實施改進措施，保證了機組長周期安全運轉。

離心式壓縮機；推力瓦；故障；改進

富氣壓縮機組由離心式壓縮機和汽輪機組成。壓縮機技術性能參數如下：

型號2MB-CH

介質富氣額定轉速8750r.min

進氣壓力 0.112Mpa最大功率1350KW

進氣溫度 40℃一次臨界轉速 4120r/min

出口壓力 1.28Mpa壓縮比 11.4

1　故障描述

該機組于2014年4月，因機組推力軸承溫度高停機檢修，在檢修過程中發(fā)現主推力瓦巴氏合金層全部磨損掉。機組運行出現推力瓦嚴重損壞現象，預示著該機組運行中存在著隱患，若不及時找出原因并徹底解決，勢必會對該機組的長周期運行及安全生產留下后患。針對這種情況，從機組推力瓦的損壞狀況，受力情況以及軸瓦潤滑狀況等幾方面入手，對造成推力瓦損壞的原因進行分析診斷并提出改進措施。

2　原因分析

2.1軸向推力過大

⑴此壓縮機是單流式，為了平衡轉子軸向力采用一平衡裝置—平衡活塞，如圖1所示。此裝置安裝在壓縮機高壓端的軸上。它的一側受到末級葉輪出口氣體壓力P2的作用；另一側經平衡管與壓縮機的進氣管相接，氣體的壓力接近進氣壓力Pj。由于平衡活塞的外緣與汽缸間設有迷宮密封，間隙為0.25～0.35毫米，使平衡活塞兩側保持壓差（P2-Pj），產生一個與轉子的軸向力方向相反的平衡力F，將轉子大部分的軸向力加以平衡。剩余軸向力由止推軸承來承擔。平衡力由下式確定：

F=π/4（P2-Pj）（D2P2-D2P1）式中

F——作用在平衡活塞上的平衡力，N/mm2

DP2——平衡活塞的外直徑，mm；

DP1——平衡活塞處的輪轂直徑，mm；

而迷宮密封的作用是將氣體壓力轉變?yōu)樗俣?，然后再將速度降低，達到內外壓力趨于平衡，從而減少氣體由高壓向低壓泄漏。由于齒頂磨損，平衡活塞與迷宮密封之間的徑向間隙由原來的0.25～0.35mm擴大到1.1mm。壓縮機排出壓力P2通過平衡活塞與迷宮密封之間的間隙流入平衡室，使平衡室壓力Pj增高，因此壓力差（P2-Pj）減小，所平衡軸向力的平衡力減小，從而引起軸向力增大，即推力軸承承受的軸向力增大，加劇了推力瓦的磨損。

（2）壓縮機級間密封間隙大或失效，使后一級葉輪的出口氣體泄漏至前一級，增加了葉輪兩側壓力差，產生了較大的軸向力。

（3）平衡管不暢通或堵塞，平衡活塞副壓腔壓力無法泄掉，使平衡活塞作用不能正常發(fā)揮，起不到平衡出入口壓力的作用，使軸向力增大。

2.2推力瓦接觸面積小且不均勻

要使轉動的推力盤和靜止的推力塊之間建立液體動壓潤滑，推力塊必須從結構上加工成傾斜表面來形成楔形間隙。當工作時，推力盤隨軸高速旋轉，一定粘度的潤滑油就被帶進推力盤與推力塊間的間隙，推力塊上便產生楔形壓力油膜，而作用在轉子上的軸向力由推力盤通過壓力油膜傳遞給推力塊并與油膜壓力的合力相平衡，同時使推力盤與推力塊間處于液體摩擦狀態(tài)。由于該機組推力瓦塊與推力盤接觸面積小且不均勻，使止推瓦巴氏合金面與止推盤之間的油膜狀態(tài)不穩(wěn)定，從而加劇了止推瓦的磨損。

2.3潤滑油上油量不足

該機組軸瓦潤滑油經同一進油管，通過節(jié)流孔進入支承軸瓦和推力軸瓦，進行強制潤滑，節(jié)流孔控制著軸瓦的進油量。因此進入軸瓦后的潤滑油，經分流后產生供油量不勻及油壓不穩(wěn)定現象，造成了局部供油不足，使止推軸瓦油膜成不穩(wěn)定狀態(tài)，摩擦產生的熱量無法全部帶走，加劇了推力瓦的磨損。

圖1　平衡活塞示意圖

3　改進措施

3.1更換平衡活塞的迷宮密封，調整平衡活塞與迷宮密封的徑向間隙，以保證平衡活塞兩側壓力差（P2-Pj），使軸向力得到平衡。解體檢查級間密封，更換損壞的和間隙超標的級間密封。檢查平衡管有無堵塞，并進行清洗和吹掃消除堵塞物，保證平衡活塞平衡能力的發(fā)揮。

3.2更換推力瓦，通過研磨的方式調整推力瓦與推力盤的接觸面積，其面積應達到去除油楔所余面積的80%以上，巴氏合金油楔方向應與轉子旋轉方向一致，以利于油膜的形成。

3.3在各軸瓦潤滑油管線上加裝壓力調節(jié)閥代替原來的節(jié)流孔，以便調整進各軸瓦潤滑油的壓力，保證滿足各軸瓦的需油量。

4　結語

綜上所述，采取有效措施，減小轉子的軸向力：調整平衡活塞與迷宮密封的徑向間隙以保證平衡活塞兩側壓力差，保證級間密封間隙不超標，檢查平衡管有無堵塞并進行清洗和吹掃消除堵塞物，保證平衡活塞平衡能力的發(fā)揮。保證推力瓦與推力盤的接觸面積和油膜的形成，檢查各軸瓦的供油量及壓力，使軸瓦在合理的狀態(tài)下運行，才能達到機組長周期安全運行的目的。在后來的處理過程中，我們采用了上述方法，從根本上解決了出現的故障問題。通過實施以上措施后，機組已運行二年時間，各軸瓦溫度及壓力在正常范圍內，運行狀況良好。