可傾瓦軸承常見(jiàn)故障分析及防治措施研究

趙聚運(yùn)

中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)有限公司 山東青島 266300

壓縮機(jī)作為煉油裝置重要設(shè)備，其運(yùn)行直接影響著整個(gè)裝置；而軸瓦作為壓縮機(jī)的重要部件，影響著壓縮機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。壓縮機(jī)軸頸表面的線速度一般都很高，而且載荷較小，因此一般采用強(qiáng)制潤(rùn)滑的液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承?？蓛A瓦軸承具有抗振性好、安全可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于壓縮機(jī)中。但受到載荷、環(huán)境等因素的影響，可傾瓦軸承會(huì)出現(xiàn)各種故障，對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此，對(duì)可傾瓦軸承故障的產(chǎn)生和防治措施的全面掌握，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 可傾軸瓦簡(jiǎn)介

可傾軸瓦通常由3—5 個(gè)或更多個(gè)能在支點(diǎn)上自由傾斜的弧形瓦塊組成。其中下瓦塊可以承受轉(zhuǎn)子的載荷，其余瓦塊則可以保持軸承的穩(wěn)定性，所以又叫活支多瓦形支持軸承，也叫擺動(dòng)軸瓦式軸承。詳見(jiàn)圖1。

圖1 可傾軸瓦組成及實(shí)物圖

由于可傾瓦的瓦塊能隨著轉(zhuǎn)速、載荷及軸承溫度的不同而自由擺動(dòng)，在軸頸周圍形成多油楔，自動(dòng)調(diào)整到形成油楔的最佳位置，且各個(gè)油膜壓力總是指向中心。所以可傾瓦具有較高的穩(wěn)定性和較大的承載能力, 還具有耗功小和能承受各個(gè)方向上的徑向載荷等優(yōu)點(diǎn)。其不足之處是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,安裝檢修較困難,成本較高。

2 軸承故障及原因分析

2.1 軸瓦溫度高、燒瓦

如果軸瓦與轉(zhuǎn)子軸徑之間沒(méi)有潤(rùn)滑油，或潤(rùn)滑油壓力不足，或其他原因，導(dǎo)致沒(méi)有形成潤(rùn)滑油膜或潤(rùn)滑油膜被破壞的情況下，常會(huì)發(fā)生軸瓦溫度高、燒瓦現(xiàn)象（圖2）。

圖2 可傾瓦燒毀圖片

（1）軸瓦安裝質(zhì)量不到位：在軸承組裝過(guò)程中，瓦塊的球面墊銷、墊塊、墊片及擋油環(huán)如果安裝不到位，會(huì)影響軸承間隙，阻礙瓦塊的自由擺動(dòng)，使瓦塊與軸徑接觸不良，造成瓦塊與軸徑的動(dòng)靜摩擦，進(jìn)而使軸瓦溫度升高。

（2）潤(rùn)滑油品質(zhì)不達(dá)標(biāo)：潤(rùn)滑油使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或其他原因?qū)е聺?rùn)滑油變質(zhì)不達(dá)標(biāo)，使?jié)櫥湍げ灰仔纬?，以至于發(fā)生燒瓦。

（3）油路故障：若潤(rùn)滑油管路上出現(xiàn)油路不暢、油溫過(guò)高、油壓過(guò)低等故障，如油箱空氣濾清器或供油系統(tǒng)濾網(wǎng)破損，軸承供油不清潔，造成油孔堵塞；油冷卻器效果變壞，進(jìn)油溫度高，油的黏度下降；供油壓力過(guò)低，不能建立正常油膜；潤(rùn)滑油帶水，破壞油膜、腐蝕軸頸和軸承，這些問(wèn)題都會(huì)引起軸瓦與軸徑的摩擦，使表面溫度迅速升高，從而造成軸瓦溫度升高，時(shí)間一長(zhǎng)演變成燒熔甚至抱軸等事故。

（4）軸瓦間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)：由于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題或者檢測(cè)方法的不正確，使軸瓦的實(shí)際間隙沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，直接影響了潤(rùn)滑油膜的形成。間隙過(guò)小，潤(rùn)滑油不易進(jìn)入到軸瓦與軸徑之間的摩擦表面，油量減少，來(lái)不及帶走摩擦產(chǎn)生的熱量；若間隙過(guò)大，則潤(rùn)滑油膜的厚度減小，不能把摩擦表面完全隔開(kāi)，增加了燒瓦的故障產(chǎn)生幾率。

（5）軸承接觸點(diǎn)不合格：軸瓦的接觸點(diǎn)不合格，也會(huì)造成軸瓦不能滿足正常承載能力的要求，油膜難以形成，供油不足將使軸頸和軸瓦發(fā)生碰磨甚至直接進(jìn)入干摩擦狀態(tài)，造成軸瓦溫度升高。

2.2 軸瓦振動(dòng)大

（1）軸承間隙過(guò)大：軸瓦的間隙決定油楔的厚度,并直接影響軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度。軸瓦間隙過(guò)大會(huì)導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)，減低主機(jī)穩(wěn)定性和可靠性。

（2）軸瓦瓦背與軸瓦瓦座之間的配合不符合要求：軸瓦瓦背與軸瓦瓦座的配合關(guān)系到軸瓦的使用壽命，如果瓦背外徑尺寸大于瓦座內(nèi)徑尺寸，會(huì)使軸瓦和瓦座變形；如果瓦背外徑尺寸小于瓦座內(nèi)徑尺寸，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸瓦會(huì)在瓦座內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)軸瓦傷害極大。

（3）軸承殼體配合松動(dòng)：軸承在安裝過(guò)程中，軸承蓋與軸承座之間壓得不緊，軸承套和軸承蓋之間存在間隙，或緊固件安裝不到位，使緊固力矩沒(méi)有達(dá)到要求值，又無(wú)防松措施，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子工作時(shí)軸瓦松動(dòng)，影響軸承油膜的穩(wěn)定性，造成軸瓦振動(dòng)。

（4）轉(zhuǎn)子不平衡：壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子因產(chǎn)品制造質(zhì)量問(wèn)題或者在運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子軸等部件因裂紋、擴(kuò)展、開(kāi)裂、變形及零部件的松動(dòng)和脫落、轉(zhuǎn)子腐蝕、磨損等產(chǎn)生轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡等，都會(huì)造成轉(zhuǎn)子軸系失穩(wěn)，導(dǎo)致軸承振動(dòng)高，同時(shí)誘發(fā)油膜渦動(dòng)與振蕩，導(dǎo)致滑動(dòng)軸承碰磨、損壞等。

（5）機(jī)組同心度對(duì)中不合格：如果機(jī)組同心度偏差過(guò)大，相互產(chǎn)生抗勁，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行工作中的兩軸同軸度誤差偏大，使聯(lián)軸器﹑軸﹑軸承產(chǎn)生附加載荷，從而引起機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)﹑噪音升高。

2.3 軸瓦刮傷、合金碎裂

（1）潤(rùn)滑油等級(jí)不符合要求：潤(rùn)滑油的作用除了潤(rùn)滑減少摩擦以外，還具有一定的吸振和吸熱降溫的作用。潤(rùn)滑油的等級(jí)直接影響著壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，等級(jí)不符合要求的潤(rùn)滑油會(huì)增加設(shè)備軸瓦的損耗，降低運(yùn)行效率，使軸瓦產(chǎn)生不同程度的擦傷現(xiàn)象。

（2）潤(rùn)滑油不清潔：機(jī)組安裝或大修后都先要進(jìn)行油系統(tǒng)沖洗，通過(guò)油循環(huán)清除管道與油中的固體污染物（如金屬屑、鑄造砂、焊渣、金屬氧化物、油漆膜和織物纖維等）。由于油系統(tǒng)沖洗時(shí)不一定沖洗的十分徹底，機(jī)組運(yùn)行后，在振動(dòng)、油溫及油流速度變化的作用下，殘留在部件、管路內(nèi)的固體雜質(zhì)仍會(huì)混入油中，在軸瓦的表面產(chǎn)生刮痕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成軸瓦及軸徑的磨損，誘發(fā)潤(rùn)滑油油膜渦動(dòng)或油膜振蕩。油膜渦動(dòng)或振蕩加劇軸承的振動(dòng)和磨損，軸瓦超標(biāo)磨損使得軸瓦間隙進(jìn)一步增大，從而導(dǎo)致軸系振動(dòng)值隨之增大甚至嚴(yán)重超標(biāo)，最終使滑動(dòng)軸承包括軸承巴氏合金碎裂。

（3）產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)：巴氏合金松脫的原因多半是澆注前基體金屬清洗不夠，材料鍍錫，澆注溫度不夠。當(dāng)巴氏合金與基體金屬松脫時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軸承加速疲勞，潤(rùn)滑油竄入分離面，此時(shí)軸承將很快損壞。

3 軸承故障的防治措施

3.1 針對(duì)軸瓦溫度高

（1）加強(qiáng)軸瓦安裝施工過(guò)程質(zhì)量控制，組裝前檢查軸瓦零部件，保證無(wú)劃痕、磕碰、毛刺、裂紋等缺項(xiàng)。將零部件清洗干凈，組裝后檢查軸瓦各零部件安裝牢固，瓦塊能自由擺動(dòng)，無(wú)卡澀現(xiàn)象。

（2）按照設(shè)備隨機(jī)技術(shù)文件要求加注等級(jí)合格的潤(rùn)滑油。

（3）軸承組裝時(shí)，軸承內(nèi)部一定要保持清潔、無(wú)雜物，要檢查軸承座上的供油孔和軸承箱體上的油孔是否吻合和暢通。在酸洗、吹掃合格后，進(jìn)行潤(rùn)滑油管線安裝，要求連接部位緊固力達(dá)標(biāo)無(wú)泄漏。檢查進(jìn)油支線上的節(jié)流閥，要求能活動(dòng)靈活，無(wú)卡澀，能完成進(jìn)油量的調(diào)控；檢查潤(rùn)滑油站本體上的工藝流程，應(yīng)暢通無(wú)阻，油泵、冷油器及過(guò)濾器運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

（4）正確測(cè)量軸瓦間隙，若超出設(shè)備技術(shù)文件的要求值，則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或者更換。測(cè)量方法包括抬軸法、假軸法和測(cè)量法。抬軸法，即在靠近軸承的軸徑處和瓦背處分別架設(shè)百分表，慢慢抬軸，直至瓦背上的百分表有微量觸動(dòng)后停止，得出兩表的差值；然后根據(jù)瓦塊的塊數(shù)，用此差值和相應(yīng)的系數(shù)相乘，得出的積即為可傾瓦的間隙（圖3）。假軸法，假軸的直徑等于軸頸加上大約的瓦間隙值，測(cè)量時(shí)可以在軸上對(duì)稱加墊或在瓦殼中分面加墊片，最后瓦間隙等于假軸頸加上或減去墊片的厚度。測(cè)量法，即分別測(cè)量二油楔、四油楔軸承的軸承座孔徑（DA）、軸承環(huán)厚度（W1）、瓦塊厚度（W2）及軸頸直徑（d），按再公式[S2=DA- 2（W1+W2）- d]得出軸承間隙（S2）。

圖3 抬軸法檢測(cè)軸瓦間隙

（5）檢查軸瓦與轉(zhuǎn)子軸頸的接觸：一般用涂色法檢查軸瓦與轉(zhuǎn)子軸頸的接觸印痕，顯示劑用紅油或藍(lán)油，涂層厚度約為0.003～0.006mm。在軸頸及軸瓦表面清理干凈后，在軸頸表面均勻涂上色標(biāo)，標(biāo)記長(zhǎng)度應(yīng)大于軸瓦寬度；均勻施力輕緩盤動(dòng)轉(zhuǎn)子后，取出下瓦，檢查軸瓦的接觸印痕。軸承下瓦底面中部的印痕沿軸線方向在軸瓦全長(zhǎng)范圍應(yīng)連續(xù)、均勻分布，印痕長(zhǎng)度應(yīng)大于軸瓦寬度的90%。

3.2 針對(duì)軸瓦振動(dòng)大

（1）按技術(shù)文件要求調(diào)整軸瓦間隙在適用范圍以內(nèi)，必要時(shí)可更換軸瓦。

（2）裝配軸瓦時(shí)，必須保證軸瓦與瓦座接觸面沒(méi)有翹腳并接觸均勻，不允許有間隙。如果有瓦背接觸不好的情況，要對(duì)其進(jìn)行刮研，并根據(jù)軸心位置進(jìn)行調(diào)整。接觸面經(jīng)刮研后應(yīng)符合規(guī)定的接觸面積，軸瓦下瓦與軸瓦瓦座之間的接觸面積不小于60%～75%。

（3）軸承上瓦蓋按照規(guī)定力矩緊固后，軸承瓦背與瓦蓋之間要求有0.02～0.05mm 的過(guò)盈量。

（4）高速運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)對(duì)于動(dòng)靜平衡的要求精度特別高。在進(jìn)行動(dòng)平衡檢查前，應(yīng)重點(diǎn)檢查轉(zhuǎn)子軸的整體裝配緊力、軸徑的表面粗糙度，以及設(shè)備技術(shù)文件中規(guī)定要求檢測(cè)的部位在徑向、軸向上的圓跳動(dòng)度，確保轉(zhuǎn)子軸整體的動(dòng)平衡精度，避免轉(zhuǎn)軸發(fā)生松動(dòng)。

（5）按照設(shè)備技術(shù)文件中的冷態(tài)找正曲線值進(jìn)行機(jī)組的同心度對(duì)中。機(jī)組初次運(yùn)行之后，當(dāng)設(shè)備達(dá)到正常運(yùn)行條件時(shí)，各部位溫度都穩(wěn)定后，可進(jìn)行熱態(tài)對(duì)中檢查。為了使軸的熱態(tài)對(duì)中偏差盡可能接近零，必要時(shí)應(yīng)對(duì)找正值加以修正。

3.3 針對(duì)軸瓦刮傷、合金碎裂

（1）加注設(shè)備文件中要求的等級(jí)合格的潤(rùn)滑油。

（2）正確掌握管線油沖洗要點(diǎn)，提高沖洗效果，縮短沖洗時(shí)間。除加大沖洗油量外，還應(yīng)使油溫冷、熱交替變化，以8h 為一個(gè)循環(huán)周期，期間低溫約25℃、高溫約75℃。在進(jìn)行油升溫時(shí)，所有與油接觸的管路都應(yīng)升溫，如果仍有管路未升溫應(yīng)查明原因并予以排除。沖洗過(guò)程中對(duì)管道，尤其是焊口部位，不時(shí)用木錘或銅錘敲擊，以使雜質(zhì)易于脫落。經(jīng)沖洗油系統(tǒng)清潔度符合要求后，放出沖洗油，排盡系統(tǒng)中的殘油，清理油箱、軸承座及齒輪箱、濾油器的內(nèi)部，并清洗濾網(wǎng)；然后向油箱注入合格的汽輪機(jī)油，油量為運(yùn)行油量，并且加油時(shí)要采取措施防止油受到污染。

（3）定期對(duì)潤(rùn)滑油品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)：機(jī)組在運(yùn)行期間內(nèi)，要以3 個(gè)月的間隔檢查油質(zhì)量是否正常（在頭3 個(gè)月運(yùn)行期間，規(guī)定每月檢查一次）。如果不再符合所規(guī)定的指標(biāo)值，應(yīng)換新潤(rùn)滑油。雜質(zhì)和水分兩項(xiàng)至少每月檢驗(yàn)1次，若機(jī)組運(yùn)行正常，可適當(dāng)延長(zhǎng)檢驗(yàn)周期。但如發(fā)現(xiàn)油中混入水分（油呈渾濁）時(shí)，應(yīng)增加檢驗(yàn)次數(shù)；如果不再符合所規(guī)定的指標(biāo)值，則應(yīng)換新油。用GB511 方法測(cè)定，機(jī)械雜質(zhì)含量在0.005%以下時(shí)，認(rèn)為無(wú)雜質(zhì)。用GB260 方法測(cè)定，試樣的水分少于0.03%，則認(rèn)為是痕跡。在儀器拆卸后接受器中沒(méi)有水存在，認(rèn)為試樣無(wú)水。

（4）軸瓦安裝前仔細(xì)檢查軸瓦質(zhì)量，表面應(yīng)無(wú)損傷，合金層不應(yīng)有裂紋、夾渣、空洞和重皮等缺陷，如有缺陷可提前進(jìn)行修復(fù)及更換。

4 結(jié)語(yǔ)

在煉油裝置的正常生產(chǎn)中，軸瓦的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)壓縮機(jī)及整個(gè)裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行均有直接影響。所以對(duì)可傾瓦軸承在前期的安裝質(zhì)量控制方面要嚴(yán)格、仔細(xì)，將軸承故障消除在萌芽狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，要及時(shí)準(zhǔn)確地判斷故障發(fā)生的原因，并做出正確處理，以為機(jī)組的運(yùn)行提供有力的保障。