60 000m3/h空分裝置增壓機(jī)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(shè)計(jì)制造，于2015年7月建成投產(chǎn)，氧氣、氮?dú)猱a(chǎn)量為 60 000m3/h，氬氣產(chǎn)量為1 550m3/h。該空分裝置采用分子篩吸附凈化，配有增壓機(jī)、增壓透平膨脹機(jī)，膨脹空氣進(jìn)上塔和全精餾無氫制氬，既有內(nèi)壓縮又有外壓縮流程，儀控系統(tǒng)采用DCS 控制系統(tǒng)。主體空分關(guān)鍵轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備為國際知名品牌，冷箱主體靜設(shè)備由空分公司設(shè)計(jì)制造或配套。

該空分裝置配套的增壓機(jī)型號(hào)為STC-GC（10-3-H），采用單進(jìn)氣、雙軸、H 型齒輪組裝、三級(jí)壓縮、三段冷卻。其主要結(jié)構(gòu)包括帶齒輪增速裝置的壓縮機(jī)本體、級(jí)間冷卻器和潤滑三部分，其介質(zhì)為空壓機(jī)壓縮后凈化的空氣。主要技術(shù)參數(shù)：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(jī)功率7 400kW，電壓10kV，電流493A，轉(zhuǎn)速1 492rpm。

2 故障現(xiàn)象

增壓機(jī)四級(jí)軸瓦溫度自投產(chǎn)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(jī)四級(jí)（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(wěn)定，整個(gè)過程約4min，軸瓦溫度上升的同時(shí)軸瓦振動(dòng)出現(xiàn)下降，然后基本恢復(fù)到原來的振動(dòng)值；4月12日增壓機(jī)四級(jí)軸瓦溫度從100℃上升到117℃（報(bào)警值是115℃，停機(jī)值是125℃），然后降到107℃后基本維持穩(wěn)定，整個(gè)過程仍約4min，軸瓦溫度上升的同時(shí)軸瓦振動(dòng)出現(xiàn)下降，然后基本恢復(fù)到原來的振動(dòng)值（見圖1）。

圖1 改造前四級(jí)軸瓦溫度趨勢(shì)

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(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)

增壓機(jī)的潤滑油溫度值是將現(xiàn)場溫度探頭監(jiān)測(cè)的電阻值信號(hào)，傳輸?shù)紻CS 模塊后將其轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)值再進(jìn)行顯示，有可能在測(cè)量過程中受到了某種干擾。

3.2 軸瓦結(jié)焦或損壞

增壓機(jī)四級(jí)軸瓦溫度長期偏高，容易引起軸瓦瓦塊接觸面結(jié)焦形成漆膜，當(dāng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸碰到突出的漆膜時(shí)，造成漆膜剝離、瓦塊與軸之間的間隙變小，軸瓦進(jìn)油量突然變小軸瓦溫度急劇上升；當(dāng)漆膜剝離后軸與軸瓦之間的間隙變大，潤滑油進(jìn)油量恢復(fù)正常，軸瓦溫度快速降低恢復(fù)到原值。

如果軸瓦本身有質(zhì)量問題，或者有雜質(zhì)進(jìn)入到軸瓦與軸的間隙當(dāng)中，在運(yùn)行過程中會(huì)造成軸瓦突然損壞導(dǎo)致溫度 變化。

3.3 潤滑油系統(tǒng)問題

增壓機(jī)軸瓦在運(yùn)行過程中通過油泵強(qiáng)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(shù)指標(biāo)（如溫度、壓力、流量、黏度、水分、雜質(zhì)等）發(fā)生改變，將導(dǎo)致潤滑油膜剛性降低，潤滑效果變差，造成軸瓦溫度出現(xiàn)波動(dòng)。

4 故障診斷

4.1 排除在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)問題

對(duì)軸瓦溫度監(jiān)測(cè)回路進(jìn)行檢查，測(cè)量阻值及對(duì)應(yīng)溫度、緊固接線端子、檢查接地等，均未發(fā)現(xiàn)異常，排除儀表監(jiān)測(cè)問題[1]。

4.2 潤滑油系統(tǒng)檢查

檢查運(yùn)行過程中潤滑油壓力、溫度等趨勢(shì)，未發(fā)現(xiàn)異常；檢查供油管路、回油管路、軸瓦內(nèi)部油路，均未發(fā)現(xiàn)異常；對(duì)KTL46汽輪機(jī)油進(jìn)行采樣檢測(cè)分析，結(jié)果如表1。

表1 昆侖KTL46長壽命汽輪機(jī)油新油、在用油分析結(jié)果

通過以上數(shù)據(jù)對(duì)比，過濾器樣品和油箱樣品的運(yùn)動(dòng)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(xiàn)嚴(yán)重的氧化；漆膜傾向指數(shù)有所增大，可能對(duì)軸瓦潤滑造成影響[2]。

4.3 軸瓦檢查

通過對(duì)軸瓦的檢查，發(fā)現(xiàn)軸瓦瓦塊接觸面有結(jié)焦及磨損情況情況，軸瓦本身并無質(zhì)量問題。

4.4 診斷結(jié)果

通過以上檢查分析，認(rèn)為軸瓦溫度異常波動(dòng)的主要原因?yàn)檩S瓦結(jié)焦。而增壓機(jī)潤滑油輕微氧化、漆膜傾向指數(shù)有所增大及軸瓦溫度長期偏高，均會(huì)加速軸瓦接觸面出現(xiàn)結(jié)焦 情況。

更換增壓機(jī)四級(jí)軸瓦后，軸瓦溫度高于原運(yùn)行值，認(rèn)為軸瓦設(shè)計(jì)間隙偏小導(dǎo)致進(jìn)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(zhì)

將原國產(chǎn)KTL-46#潤滑油更換為進(jìn)口美孚DTE 中級(jí)VG46潤滑油，并定期進(jìn)行過濾，改善潤滑油品質(zhì)。

5.2 提高軸瓦進(jìn)油量降低軸瓦運(yùn)行溫度

如將增壓機(jī)四級(jí)軸瓦更換成原廠高性能軸瓦，費(fèi)用高達(dá)35萬元。為降低成本，將改造費(fèi)用控制在5萬元以內(nèi)，采取對(duì)軸瓦瓦塊進(jìn)行改造的措施，以加大軸瓦進(jìn)油量降低瓦溫，避免軸瓦一直在高溫情況下運(yùn)行。

5.3 軸瓦改造方案及風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)軸瓦部件的每只瓦塊做切割1/6，使得雙向瓦塊變?yōu)閱蜗蛲邏K，提高改造后瓦塊的進(jìn)油量，從而降低瓦溫。改造風(fēng)險(xiǎn)及注意事項(xiàng)：

（1） 改造后軸瓦由雙向瓦塊變?yōu)閱蜗蛲邏K，需確保壓縮機(jī)出口單向閥工作情況良好，以保證壓縮機(jī)在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)情況。

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

（3） 由于瓦塊切除后會(huì)改變瓦塊承力位置，導(dǎo)致軸運(yùn)行位置變化，如果只是改造一端的軸瓦，會(huì)造成軸在運(yùn)行過程的不平衡，影響振動(dòng)。因此同時(shí)改造三、四級(jí)軸瓦。

5.4 改善效果

對(duì)軸瓦進(jìn)行切瓦改造后，四級(jí)瓦溫從105℃下降到81℃（見圖2），運(yùn)行至今基本沒有上升，軸瓦振動(dòng)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(shí)節(jié)省了成本并保障增壓機(jī)可靠運(yùn)行。

圖2 改造后運(yùn)行時(shí)四級(jí)軸瓦溫度趨勢(shì)