乙烯壓縮機(jī)軸瓦卡死原因分析及處理方案

梁 葉

（中化二建集團(tuán)第三安裝工程有限公司，山西太原 030032）

0 引言

浙江石油化工有限公司4000 萬(wàn)噸/年煉化一體化項(xiàng)目二期工程產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化項(xiàng)目140 萬(wàn)噸/年乙烯裝置三機(jī)中的乙烯壓縮機(jī)組（ERC）為雙缸五段水平剖分式多級(jí)離心壓縮機(jī)，由凝汽式蒸汽汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)低壓缸（LP）和高壓缸（HP）2 個(gè)氣缸。低壓缸（LP）的型號(hào)為9H-7S。壓縮機(jī)徑向軸承采用可傾瓦式軸承，止推軸承采用雙作用自平衡型的可傾瓦軸承。本案例中軸瓦卡死的部位為低壓缸（LP）非軸伸端（NED）的下部軸瓦（圖1）。

1 軸瓦卡死的經(jīng)過(guò)

如圖1 所示，干氣密封組件安裝完畢后進(jìn)行下軸瓦回裝，需從軸頂將瓦放置后翻轉(zhuǎn)至下側(cè)，在翻轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦外殼與機(jī)殼稍微卡澀，拆除檢查未發(fā)現(xiàn)此處有異物進(jìn)入，并測(cè)量各處尺寸，所有數(shù)據(jù)和尺寸都與圖紙一致。于是在廠家的指導(dǎo)下繼續(xù)加潤(rùn)滑油的同時(shí)翻瓦，翻轉(zhuǎn)至2/3 處時(shí)，軸瓦徹底卡死，使用3 t 倒鏈和5 t千斤頂順軸瓦翻轉(zhuǎn)方向并一直加注潤(rùn)滑油欲將軸瓦翻出，沒(méi)有效果。對(duì)于此情況，考慮如果繼續(xù)使用試探性的方法處理，可能會(huì)造成軸瓦損壞或軸劃傷等不可逆的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。故停止一切操作，分析軸瓦卡死原因，并判斷軸瓦目前可能受損的情況。

圖1 軸瓦卡死部位

2 軸瓦組件卡死原因分析

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)軸瓦卡死部位分析軸瓦卡死的情況，推斷是由以下原因造成軸瓦卡死：①由于機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間靜置，機(jī)殼和軸瓦組件接觸部位材料變形導(dǎo)致粘結(jié)；②安裝時(shí)局部間隙太小，潤(rùn)滑不足造成卡澀后，使用倒鏈和千斤頂拉拽造成局部卡死。

根據(jù)卡死原因推測(cè)軸瓦損傷情況：①軸瓦與軸滑動(dòng)部位未損傷，軸瓦組件與機(jī)殼接觸部位粘連，若僅僅是這種情況，將軸瓦組件拆除，現(xiàn)場(chǎng)做簡(jiǎn)單研磨、檢查、回裝即可；②軸瓦與軸滑動(dòng)部位的合金有劃傷，這種情況需將軸瓦組件拆除，如果只是輕微劃傷現(xiàn)場(chǎng)做研刮、檢查、回裝，如果合金損傷嚴(yán)重，需將軸瓦和轉(zhuǎn)子返廠處理。無(wú)論哪種情況，為了減少后續(xù)工作對(duì)軸承組件和轉(zhuǎn)子的損傷風(fēng)險(xiǎn)，拆除低壓缸（LP）的大蓋，將轉(zhuǎn)子與軸承組件吊出后檢查和處理是最穩(wěn)妥的辦法。

3 拆除方案的研究和探討

通過(guò)對(duì)軸瓦卡死事件的分析和探討，大蓋拆除后，將轉(zhuǎn)子和軸瓦組件拆除檢查作為最終實(shí)施方案，最大程度降低對(duì)轉(zhuǎn)子和軸瓦損傷的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)備廠家提出初步的拆除方案，需加工專(zhuān)用工具，將軸瓦組件使用專(zhuān)用工具固定到軸上，與轉(zhuǎn)子一起起吊（圖2）。研討發(fā)現(xiàn)該方案存在以下弊端：①如果按之前分析的軸瓦組件與下機(jī)殼粘連，由于粘連部位靠近轉(zhuǎn)子末端，在轉(zhuǎn)子起吊時(shí)，粘連處會(huì)以吊點(diǎn)為中心產(chǎn)生扭矩，在粘連部位分開(kāi)時(shí)造成轉(zhuǎn)子瞬間傾斜，可能會(huì)造成轉(zhuǎn)子葉輪與隔板相撞；②需另加工專(zhuān)用工具并剛性連接，起吊操作要求高。

圖2 初步拆除方案

鑒于上述方案的弊端，結(jié)合以往同類(lèi)型事件的處理方法，經(jīng)過(guò)安裝公司與制造廠家、業(yè)主溝通和探討，做出最終拆除方案（圖3）。將上軸瓦和下軸瓦組件安裝到軸上，安裝現(xiàn)場(chǎng)使用現(xiàn)有材料制作一臺(tái)小型專(zhuān)用起重機(jī)，對(duì)軸瓦組件卡死部位局部施加向上的力，保持水平起吊轉(zhuǎn)子，待軸瓦組件與下機(jī)殼徹底分離后再將轉(zhuǎn)子吊出氣缸。

圖3 最終拆除方案

4 方案的實(shí)施

4.1 缸體加熱螺栓拆開(kāi)

（1）準(zhǔn)備需要的專(zhuān)用工具，如敲擊扳手、螺栓電加熱器、液壓扭矩扳手等。

（2）準(zhǔn)備記錄螺栓加熱溫度和時(shí)長(zhǎng)的表格，對(duì)每個(gè)螺栓進(jìn)行編號(hào)，設(shè)置液壓扭矩扳手的液壓不超過(guò)70 MPa。

（3）螺栓拆卸：以壓縮機(jī)軸向中心線為中線，兩側(cè)同時(shí)從前往后依次加熱缸體密封螺栓，加熱溫度為75～90 ℃，加熱達(dá)到預(yù)計(jì)溫度后使用敲擊扳手和液壓扭矩扳手松動(dòng)缸體密封螺栓（圖4）。松動(dòng)螺栓前須標(biāo)記好螺母擰緊的位置，在殼體和螺母上做出標(biāo)記（圖5）。

圖4 缸蓋螺栓加熱

圖5 螺母標(biāo)記

（4）螺栓松完后，按照松開(kāi)的先后順序，整齊地將螺帽擺放到固定位置，方便回裝及保管。

（5）螺栓松動(dòng)后未取下時(shí)需多松幾扣，防止螺栓在冷卻后收縮導(dǎo)致螺母再次鎖緊。

4.2 缸蓋起升導(dǎo)向桿安裝

（1）安裝導(dǎo)向桿的目的是缸蓋在起升時(shí)保護(hù)轉(zhuǎn)子，防止上缸蓋的隔板合金鋼鍍層與轉(zhuǎn)子相碰。

（2）在作業(yè)平臺(tái)上將導(dǎo)向桿組裝起來(lái)，檢查導(dǎo)向桿是否光滑，并涂抹潤(rùn)滑劑。

（3）將導(dǎo)向桿安裝到要求位置，日本三菱的壓縮機(jī)缸蓋導(dǎo)向桿在左前端和右后端各安裝1 根（圖6）。

圖6 導(dǎo)向桿安裝位置

4.3 缸蓋起吊

（1）起吊前做好以下準(zhǔn)備工作：①拆掉所有螺母；②使用壓縮空氣將螺絲及缸體上的雜物、灰塵清理干凈；③將頂絲清理干凈，涂抹潤(rùn)滑劑；④準(zhǔn)備好放置缸蓋和轉(zhuǎn)子的專(zhuān)用工裝，工裝上部與缸蓋和轉(zhuǎn)子接觸部位使用橡膠板隔離，避免損傷密封面和軸等精加工部位；⑤準(zhǔn)備好密封缸蓋和下缸體的防塵覆蓋塑料布；⑥操作人員穿戴好連體工作衣，將工作衣內(nèi)的手機(jī)、工具、量具等妥善保管或用繩子系到手腕、衣服上，防止掉落至缸體內(nèi)。

（2）缸蓋起吊準(zhǔn)備：①缸蓋重量25 t，吊裝前使用的吊索具需要計(jì)算無(wú)誤；②前支腿吊耳使用2 根10 t 吊帶，后支腿吊耳使用2 個(gè)10 t 手拉倒鏈，用于調(diào)整缸蓋起吊時(shí)的整體平衡；③使用頂絲試驗(yàn)缸蓋是否能頂起。

（3）使用頂絲將殼體稍微頂起，利用鋼板尺檢查上下缸體密封面前后左右四個(gè)部位的間隙，確定上缸蓋是否平衡，調(diào)整手動(dòng)倒鏈后，使缸蓋平穩(wěn)起升20 mm，再次檢查上下缸體密封面的間隙，保證缸體平衡后再緩慢起吊。

（4）起吊過(guò)程中要時(shí)刻測(cè)量上下缸體密封面之間的間隙，保持上缸蓋平穩(wěn)起升。

（5）待上缸蓋起升高度超出導(dǎo)向桿后，緩慢吊裝至可承受機(jī)殼總重量的專(zhuān)用工裝上。工裝上表面必須光滑并確認(rèn)沒(méi)有雜質(zhì)。

4.4 取出轉(zhuǎn)子

（1）取出轉(zhuǎn)子前需測(cè)量回流器隔板的密封環(huán)和軸套間隙，輪蓋和密封環(huán)間隙，軸封的間隙，徑向和軸向軸承間隙，并做好記錄。如果設(shè)備隨機(jī)資料里有記錄其他數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)子拆除前均應(yīng)測(cè)量并做好記錄。

（2）轉(zhuǎn)子的吊點(diǎn)必須按照隨機(jī)資料里的吊裝位置和程序執(zhí)行，按圖紙尺寸找出轉(zhuǎn)子的重心，按隨機(jī)資料里要求的吊點(diǎn)吊裝（圖7）。

圖7 轉(zhuǎn)子重心、吊點(diǎn)及支撐點(diǎn)位置

（3）由于轉(zhuǎn)子拆出需要同時(shí)讓NDE 側(cè)瓦殼卡死部分分離，在拆除的時(shí)候壓縮機(jī)廠房的行車(chē)吊重顯示器顯示所吊重量與轉(zhuǎn)子加單側(cè)軸瓦重量一致時(shí)，使用圖3 的方案，在軸瓦殼粘連處施加向上的力。當(dāng)行車(chē)吊重顯示器顯示所吊重量小于轉(zhuǎn)子加單側(cè)軸瓦重量時(shí)繼續(xù)起吊，使吊重顯示器的重量保持與轉(zhuǎn)子加單側(cè)軸瓦一致，緩慢將軸瓦粘連處分離，轉(zhuǎn)子吊裝實(shí)操見(jiàn)圖6。

（4）轉(zhuǎn)子拆除流程（圖8）：①卸下內(nèi)部密封油供應(yīng)管的C 形止動(dòng)環(huán)，將拆卸器擰入并安裝到氣缸螺孔中，將氣缸抽出；②用專(zhuān)用吊索和手拉葫蘆將專(zhuān)用工具（轉(zhuǎn)子吊梁）固定在起重機(jī)吊鉤上，提升吊梁，用手拉葫蘆調(diào)節(jié)以保持水平位置，然后調(diào)節(jié)起重機(jī)位置將起重機(jī)吊鉤設(shè)在轉(zhuǎn)子重心，該過(guò)程必須緩慢進(jìn)行，不停地在卡住的軸瓦處加入潤(rùn)滑油；③將吊索圍繞轉(zhuǎn)子固定，需在轉(zhuǎn)子掛點(diǎn)處墊5 mm 厚橡膠板以保護(hù)轉(zhuǎn)子，并將吊索串鉤轉(zhuǎn)子吊梁上的孔；④提升轉(zhuǎn)子并移動(dòng)至已架設(shè)好的轉(zhuǎn)子支架上，支架的支撐點(diǎn)須按照隨機(jī)資料或設(shè)備檢修手冊(cè)執(zhí)行；⑤覆蓋機(jī)殼所有孔口以避免雜質(zhì)侵入，與機(jī)殼相連的管口全部封堵避免雜質(zhì)進(jìn)入；⑥轉(zhuǎn)子吊裝前需特別注意干氣密封屬于易損部件，需提前拆除，在密封腔內(nèi)裝入用棉白布包裹的木塊支撐轉(zhuǎn)子。

圖8 轉(zhuǎn)子拆除

4.5 軸瓦組件和氣缸下機(jī)殼處理

（1）吊出轉(zhuǎn)子后檢查粘連情況，在轉(zhuǎn)子支架上將軸瓦拆除。

（2）拆除后分析軸瓦及瓦座是否仍能使用，檢查軸是否有損壞，測(cè)量上下軸瓦座的直徑和圓度有無(wú)變形，測(cè)量瓦座與軸瓦滑道的配合尺寸，并做好測(cè)量記錄。

（3）將徑向瓦座粘連受損處使用什錦銼、砂紙研磨修復(fù)。

（4）在瓦座涂抹紅丹粉，將下瓦放入研磨，觀察有無(wú)卡澀現(xiàn)象。拿出下瓦修復(fù)高點(diǎn)使接觸面積達(dá)到85%以上。

（5）研磨修復(fù)完成后，對(duì)可傾瓦塊、瓦座內(nèi)部、瓦座外部和壓縮機(jī)下機(jī)殼瓦座配合處使用PT（滲透檢測(cè)）無(wú)損檢測(cè)方法，檢查是否有裂紋等缺陷。

（6）軸瓦拆除后要做好標(biāo)記，回裝時(shí)按標(biāo)記回裝到原處。

4.6 回裝

（1）回裝前清洗：使用清洗劑清洗瓦塊、瓦座、機(jī)器殼內(nèi)部、轉(zhuǎn)子葉輪、梳齒密封等。

（2）先將可傾瓦和瓦殼組裝，包裝好備用。

（3）安裝轉(zhuǎn)子支撐專(zhuān)用工具，安裝干氣密封腔，結(jié)合轉(zhuǎn)子吊出程序?qū)⑥D(zhuǎn)子回裝。

（4）安裝軸向瓦、干氣密封、儀表線、徑向瓦。

（5）清理上下缸體密封面上的密封膠，重新涂抹密封膠。密封膠使用如下：固化劑（CAT-RA）8 g 配密封膠（KE-20）1 kg均勻攪拌10 min（罐體發(fā)熱），固化劑加得越少密封膠凝固時(shí)間越長(zhǎng)（固化劑為危險(xiǎn)物品），密封膠凝固時(shí)間在11 h 左右。

（6）回裝缸體上缸蓋。在5～6 h 將所有螺栓回裝完成。

5 結(jié)論

大型機(jī)組在檢修時(shí)很容易遇到軸瓦卡死問(wèn)題，產(chǎn)生的原因可能是鉗工操作不當(dāng)，也可能是由于機(jī)組本身存在的制造缺陷造成，本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)發(fā)生該事件的原因進(jìn)行分析，論證處理方案，成功的案例證明本文所述大型離心式壓縮機(jī)軸瓦卡死事件處理方案可行，為類(lèi)似問(wèn)題的處理提供了可靠依據(jù)和借鑒。