往復(fù)壓縮機(jī)止推環(huán)超溫故障分析與處理

何 峰

（中國石油化工股份有限公司滄州分公司，河北 滄州 061000）

往復(fù)壓縮機(jī)止推環(huán)超溫故障分析與處理

何 峰

（中國石油化工股份有限公司滄州分公司，河北 滄州 061000）

針對S-Zorb催化汽油吸附脫硫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)止推環(huán)過熱超溫故障，從機(jī)組安裝存在的問題及磨損情況進(jìn)行分析，指出主要原因是由于電機(jī)軸在環(huán)境溫度升高時(shí)軸熱膨脹量增大，使得止推環(huán)受力磨損。通過調(diào)整電機(jī)軸的安裝位置，解決了止推環(huán)超溫的問題。

止推環(huán)超溫；往復(fù)式壓縮機(jī)故障；超溫

一、機(jī)組概況及支撐情況

滄州分公司煉油二部S-Z orb裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)為江陰開益特種壓縮機(jī)有限公司生產(chǎn)，型號為D W-7.2/25.782-38.151，該機(jī)組壓縮機(jī)部分采用整體撬裝單層布置，對稱平衡型往復(fù)式，兩列兩缸一級壓縮，氣缸為臥式雙作用。氣缸進(jìn)、排氣口均按上進(jìn)、下出布置。該機(jī)組2009年1月份安裝并投入運(yùn)行，電機(jī)采用滾動軸承（軸伸端N U 230+6230，非軸伸端N U 228），功率220k W，結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。

圖1

二、故障現(xiàn)象

2.10年5月1日17：03，S-Zorb裝置DCS顯示循環(huán)氫壓縮機(jī)K101A軸承溫度突然升高，聯(lián)軸器端主軸承超溫報(bào)警已達(dá)到75℃，并且溫度仍在急劇升高。值班人員與當(dāng)班操作工迅速趕到現(xiàn)場，循環(huán)氫壓縮機(jī)K101A機(jī)身呼吸閥已經(jīng)冒出濃煙，現(xiàn)場檢查機(jī)組潤滑油正常，迅速啟動備用機(jī)組，停運(yùn)K101A。通過調(diào)取軸溫歷史曲線,在事件處理過程中，該軸承溫度最高達(dá)到94℃。

待機(jī)組冷卻正常后，解體檢查發(fā)現(xiàn)：機(jī)組聯(lián)軸器側(cè)曲軸軸向定位銅環(huán)磨損嚴(yán)重（圖2），曲軸相應(yīng)部位有摩擦過熱痕跡（圖3），其他機(jī)組配件情況正常，機(jī)組潤滑油系統(tǒng)正常，不存在缺油或壓力不足現(xiàn)象。

圖2

圖3

三、事故原因及失效分析

（1）機(jī)組該部位軸向間隙為0.26mm，電機(jī)軸向竄動量1mm。壓縮機(jī)與電機(jī)軸為剛性聯(lián)軸器連接，無間隙；經(jīng)查，機(jī)組在安裝過程中電機(jī)軸的間隙并沒有處于其機(jī)械中心，而是通過電機(jī)單機(jī)試運(yùn)測量磁力中心后，按照估測的電機(jī)工作中心進(jìn)行安裝。實(shí)際安裝位置是電機(jī)軸靠近自由端偏中心約0.3mm。圖4是電機(jī)安裝的示意圖。

圖4

（2）故障發(fā)生前的4月30日氣溫為13℃，氣溫急劇上漲，上漲幅度達(dá)到16℃。作為支撐的混凝土基礎(chǔ)也會受到環(huán)境的影響熱脹冷縮，但由于基礎(chǔ)處于地表外熱層，溫度變化主要受太陽輻射和環(huán)境溫度的影響。機(jī)組設(shè)有廠棚，因此基礎(chǔ)受太陽輻射升溫的幅度不大?；炷翆?dǎo)熱系數(shù)為0.417×10-3k/（cm·s·℃），45#鋼導(dǎo)熱系數(shù)為0.115k/（cm·s·℃）。兩者相差360倍。基礎(chǔ)埋于地下受環(huán)境影響較小且存在明顯的滯后。為便于計(jì)算可忽略混凝土在一天之內(nèi)的熱膨脹。

電機(jī)軸長約2m，壓縮機(jī)軸約1m，材質(zhì)為45#鋼，膨脹系數(shù)按表1查得11.59×10-6，ΔL可由公式（1）求得：

式中：L——金屬長度，mm；

ΔT——溫差，℃；

K——熱膨脹系數(shù)。

ΔL=3000×16×11.59×10-6≈0.556mm，當(dāng)氣溫升高軸膨脹0.33mm時(shí)，電機(jī)軸受膨脹使自由端至軸承死點(diǎn)，聯(lián)軸器端則推動曲軸緊貼聯(lián)軸器側(cè)曲軸定位環(huán)，隨著溫度繼續(xù)升高施加較大推力，致使機(jī)組曲軸與曲軸軸向定位止推環(huán)軸向間隙減小并產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦，最終定位環(huán)磨損、軸承超溫、潤滑油過熱冒煙。

表1 45號鋼熱膨脹系數(shù)對照表

四、采取措施

首先，K101A要更換新止推環(huán)，重新調(diào)整軸向間隙，將聯(lián)軸器墊片由0.5mm減至0.2mm。電機(jī)軸處于機(jī)械中心，有0.63mm的自由膨脹間隙，可以在環(huán)境溫度變化較大時(shí)，最大限度的避免止推環(huán)的磨損、超溫。其次，同期安裝的其它機(jī)組進(jìn)行檢查，舉一反三進(jìn)行整改。

五、結(jié)語

第一，機(jī)組基礎(chǔ)熱膨脹系數(shù)與電機(jī)軸相近，因此當(dāng)機(jī)組由冬季運(yùn)行至夏季溫度緩慢升高過程中，電機(jī)軸與基礎(chǔ)同步膨脹。不會造成由于軸伸長而磨損止推環(huán)的故障。通過以上分析可以看出，短期內(nèi)溫差對軸系膨脹的影響是造成機(jī)組止推環(huán)超溫的直接原因。

第二，該機(jī)組電機(jī)軸承所采用的是滾動軸承，相對于滑動軸承而言軸向間隙小，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程應(yīng)充分考慮如何吸收溫度變化造成的伸縮量，通過改變聯(lián)軸器形式、適當(dāng)增加壓縮機(jī)曲軸軸向間隙等方案進(jìn)行優(yōu)化。

第三，機(jī)組安裝過程應(yīng)按照隨機(jī)說明進(jìn)行，對于采用滾動軸承的電機(jī)，本身軸向間隙很小，通過現(xiàn)有的方法測量電機(jī)的磁力中心是不精確的，可以通過調(diào)整聯(lián)軸器中間墊和電機(jī)底座使壓縮機(jī)曲軸和電機(jī)軸均處于各自的機(jī)械中心。

[1]馬慶芳等.實(shí)用熱物理性質(zhì)手冊[M].中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社.

TH45

B

1671-0711（2016）05-0068-02