K-201循環(huán)氫壓縮機(jī)故障分析及解決

黃湖

摘 要：我公司連續(xù)重整裝置的循環(huán)氫壓縮機(jī)K-201機(jī)組，自2015年11月16日至 2017年8月18日，壓縮機(jī)先后經(jīng)過(guò)五次因軸瓦溫度高，轉(zhuǎn)子振動(dòng)超標(biāo)的故障進(jìn)行檢修，通過(guò)增大轉(zhuǎn)子軸瓦部位軸徑和改變軸瓦形狀結(jié)構(gòu)，徹底解決了機(jī)組震動(dòng)和軸瓦溫度超標(biāo)的故障。

關(guān)鍵詞：循環(huán)氫壓縮機(jī);轉(zhuǎn)子振動(dòng);軸瓦溫度高;軸瓦改造

我公司60萬(wàn)t/a連續(xù)重整裝置的循環(huán)氫壓縮機(jī)K-201機(jī)組，2012年11月9日開(kāi)機(jī)運(yùn)行至2015年8月期間。該機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，2015年8月循環(huán)氫壓縮機(jī)K-201機(jī)組大修，9月28日開(kāi)機(jī)運(yùn)行，機(jī)組轉(zhuǎn)速、軸承溫度、轉(zhuǎn)子振動(dòng)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)均正常。但從2015年11月16日至 2017年8月18日，壓縮機(jī)先后五次因軸瓦溫度高，轉(zhuǎn)子振動(dòng)超標(biāo)停機(jī)檢修，嚴(yán)重影響生產(chǎn)裝置長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行，也造成千萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。

1 機(jī)組簡(jiǎn)介

60萬(wàn)t/a連續(xù)重整裝置的循環(huán)氫壓縮機(jī)K-201機(jī)組，由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，汽輪機(jī)和壓縮機(jī)通過(guò)膜片式聯(lián)軸器連接，采用聯(lián)合底座，使用潤(rùn)滑油站供油。汽輪機(jī)型號(hào)NG32/35，背壓式汽輪機(jī)，為杭州汽輪機(jī)廠制造。正常工況轉(zhuǎn)速7035r/min，功率2160kW。進(jìn)汽壓力3.6MPa，溫度425℃，流量33.7t/h，排氣壓力1.1MPa。壓縮機(jī)型號(hào)BCL707，為沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠制造，結(jié)構(gòu)形式為垂直剖分，7級(jí)壓縮，正常工況下，進(jìn)口壓力0.3296MPa，溫度40℃，出口壓力0.6496MPa，溫度103.8℃。兩端支撐軸瓦為可傾瓦式（皆為5塊），推力軸瓦為金斯伯雷式（皆為6塊）。壓縮機(jī)軸承溫度達(dá)到105℃高報(bào)警，達(dá)到115℃高高報(bào)警，要求停機(jī)。壓縮機(jī)兩端各設(shè)有2個(gè)振動(dòng)探頭。當(dāng)振動(dòng)值達(dá)到63um時(shí)，高報(bào)警。達(dá)到89um，高高報(bào)警并聯(lián)鎖停機(jī)。

2 設(shè)備故障檢修過(guò)程

2015年8月循環(huán)氫壓縮機(jī)K-201機(jī)組大修。2015年9月28日開(kāi)機(jī)運(yùn)行，12月10日壓縮機(jī)軸振測(cè)點(diǎn)同時(shí)達(dá)到振動(dòng)高高報(bào)警，聯(lián)鎖自保停機(jī)。公司對(duì)該壓縮機(jī)進(jìn)行搶修，更換了壓縮機(jī)兩端的徑向軸承瓦塊，機(jī)組重新開(kāi)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。2016年1月24日由于外部電網(wǎng)故障造成我廠發(fā)生大面積晃電，重整裝置緊急停工，K-201機(jī)組負(fù)荷大幅波動(dòng)。2月27日，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)超聯(lián)鎖值，機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)，該壓縮機(jī)再次搶修.解體壓縮機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)：驅(qū)動(dòng)端徑向軸承軸瓦和非驅(qū)動(dòng)端徑向軸承軸瓦磨損嚴(yán)重;轉(zhuǎn)子兩端徑向軸承部位的軸表面嚴(yán)重磨損，形成很明顯的溝槽，深度約在0.2-0.3mm;進(jìn)氣端干氣密封損壞。

因舊轉(zhuǎn)子兩端的徑向軸承軸頸部位磨損嚴(yán)重，公司購(gòu)置新轉(zhuǎn)子6月底到貨。壓縮機(jī)修復(fù)后運(yùn)行至7月1日停機(jī)，由壓縮機(jī)設(shè)備廠家的施工單位對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行檢修，更換了新轉(zhuǎn)子、兩組徑向軸承軸瓦、新的推力軸承及干氣密封等零部件。壓縮機(jī)檢修完成后，7月9日啟機(jī)運(yùn)行，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行至額定工況時(shí)，壓縮機(jī)兩端徑向軸瓦溫度偏高，各瓦測(cè)溫點(diǎn)溫度均在80度左右輕微波動(dòng)。9月3日由于壓縮機(jī)兩端徑向軸承軸瓦溫度升高且波動(dòng)幅度增大，主動(dòng)將機(jī)組停機(jī)，進(jìn)行設(shè)備檢修。解體檢查發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)兩端徑向軸承軸瓦磨損，再次更換了壓縮機(jī)兩端徑向軸承軸瓦。

機(jī)組運(yùn)行至2017年4月20日，期間根據(jù)壓縮機(jī)兩端轉(zhuǎn)子運(yùn)行的軸心軌跡及振動(dòng)圖譜對(duì)比分析，存在軸瓦磨損造成間隙增大的可能性。主動(dòng)將機(jī)組停機(jī)進(jìn)行解體檢修，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)兩端的徑向軸承軸瓦確實(shí)磨損較大，第四次更換了徑向軸承軸瓦。5月1日開(kāi)機(jī)運(yùn)行至6月8日，徑向軸承軸瓦溫度大幅波動(dòng)最高達(dá)到了104℃。9日機(jī)組停機(jī)檢修，此次壓縮機(jī)檢修時(shí)不僅更換壓縮機(jī)兩端徑向軸承軸瓦，同時(shí)采取改變徑向軸瓦測(cè)溫線的布線方式，防止測(cè)溫線布線時(shí)卡澀可傾瓦瓦塊，限制可傾瓦塊小幅調(diào)整擺動(dòng)，從而使瓦塊與轉(zhuǎn)子可能產(chǎn)生摩擦，致使瓦塊的磨損。并在下部阻油環(huán)側(cè)面均勻打4個(gè)Φ3的卸油孔，加大潤(rùn)滑油的排泄，來(lái)降低徑向軸承軸瓦溫度等改造。運(yùn)行至8月18日，壓縮機(jī)徑向軸承軸瓦溫度最高達(dá)到了110℃，上次改造沒(méi)能解決徑向軸承軸瓦溫度高故障的發(fā)生。再次停機(jī)檢修，這次檢修主要通過(guò)改造徑向軸承軸瓦的結(jié)構(gòu)，徑向軸承瓦塊寬度增加1CM。提高軸瓦的承載能力。機(jī)組開(kāi)機(jī)運(yùn)行后，能基本保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，但在工藝負(fù)荷增加情況下，徑向軸承軸瓦溫度依然有上升趨勢(shì)。所以盡量使工藝處理加工量保持不變。設(shè)備運(yùn)行維持到2018年7月大修。2018年8月對(duì)該壓縮機(jī)進(jìn)行整體改造完成，K-201機(jī)組一直安全平穩(wěn)運(yùn)行。

3 設(shè)備故障原因分析

①可傾瓦瓦塊的設(shè)計(jì)承載力（比壓較大）處于邊界狀態(tài)，穩(wěn)定工作區(qū)域過(guò)小，一旦個(gè)別參數(shù)變化就會(huì)加劇磨損;②可傾瓦塊測(cè)溫線布線方式可能卡澀，影響可傾瓦塊微小自由擺動(dòng)，在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生輕微摩擦，造成瓦塊磨損;③在更換新轉(zhuǎn)子時(shí)的檢修，瓦間軸封隙過(guò)小，造成瓦內(nèi)潤(rùn)滑油流量過(guò)小，不足以帶走轉(zhuǎn)子與瓦塊運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，造成瓦溫高，瓦溫過(guò)高降低了軸瓦巴氏合金的耐磨特性，產(chǎn)生軸瓦的異常磨損;④瓦的質(zhì)量存在一定問(wèn)題，解體后發(fā)現(xiàn)軸瓦質(zhì)量確實(shí)存在問(wèn)題，瓦塊表面存在類似小氣泡縮孔點(diǎn)狀缺陷。請(qǐng)教相關(guān)的制造技術(shù)員，認(rèn)為瓦材料內(nèi)存在過(guò)量的高溫氧化物，以及鑄造成型工藝條件控制等因素影響，形成了氣泡類結(jié)構(gòu)及缺陷。

4 改造循環(huán)氫壓縮機(jī)

技術(shù)改造內(nèi)容：委托相關(guān)制造單位，對(duì)重整循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，進(jìn)行了主軸徑向軸承處直徑增大，軸瓦寬度增大，對(duì)徑向軸承進(jìn)油方式、推力軸承型式、級(jí)間密封、隔套等進(jìn)行改造。徑向軸承瓦塊寬度增加1CM，包角由53°增加到60°，進(jìn)油方式改為強(qiáng)制直噴。推力軸承水準(zhǔn)塊和瓦塊結(jié)構(gòu)修正。對(duì)應(yīng)徑向軸承軸徑部分由140CM擴(kuò)徑至150CM。對(duì)新轉(zhuǎn)子進(jìn)行高、低速動(dòng)平衡試驗(yàn)，轉(zhuǎn)子模型核算。改造后臨界轉(zhuǎn)速提高，提高轉(zhuǎn)子的剛性，提高轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，減小外界對(duì)其的干擾！可傾瓦改造新舊對(duì)比詳細(xì)情況如下表：

5 結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)氫壓縮機(jī)改造完成后，2018年8月17日機(jī)組開(kāi)始置換試運(yùn)轉(zhuǎn)，標(biāo)志著改造機(jī)組正式投入運(yùn)行，重整裝置進(jìn)料為66t/h，壓縮機(jī)在額定工況運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)端兩個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)值分別為：10μm、10μm，驅(qū)動(dòng)端徑向瓦兩個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)值分別為：62℃、77℃。壓縮機(jī)非驅(qū)動(dòng)端兩個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)值分別為：5μm、4μm，非驅(qū)動(dòng)端徑向瓦兩個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)值分別為：72℃、71℃。其余設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)均在設(shè)計(jì)要求內(nèi)，運(yùn)行穩(wěn)定達(dá)到了預(yù)期目的。截止到現(xiàn)在，機(jī)組運(yùn)行近兩年多，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)均在正常范圍，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。重整裝置加工負(fù)荷在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)調(diào)整不受制約，完全達(dá)到工藝要求。

至此，困擾公司多年的重整循環(huán)氫K-201壓縮機(jī)軸瓦溫度高和振動(dòng)高的故障，終于得以解決！

參考文獻(xiàn)：

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編.滑動(dòng)軸承-機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2007.