英格索蘭壓縮機推力軸承溫度過高故障處理

2016年06月26日

一、問題及原因

1.發生問題
為冶煉工藝供風用的壓縮機,流量285m3/min,壓力444kPa,轉速11250r/min,功率1125kW。該機TE218測點推力軸承采用線支承可傾瓦結構,運行油溫為45℃時,軸承溫度達98℃,接近報警值(100℃)。為保證設備安全運轉,將運行油溫調整為40℃,推力軸承運行溫度降為93℃。設備運行半年后,推力軸承溫度開始上升,并超過報警溫度值,設備自動停車。為正常生產,解除壓縮機的系統聯鎖,壓縮機推力軸承一直在超過報警溫度值上運行,大修時對壓縮機解體檢修,發現推力軸承粘燒,并且推力盤表面嚴重劃傷,推力軸承損壞無法使用。檢修研磨推力盤和更換推力軸承和平衡鼓氣封后,設備能運行,但沒過三個月推力軸承溫度仍超過報警值。

2.推力軸承發熱原因
推力盤面光潔度不夠;軸承面線速度過高;軸承受力過大大修時發現推力盤損傷,雖經過修復但達不到原設備上的要求,再者壓縮機試車時推力軸承溫度就一直很高,而當時的推力盤面并無損傷。因此,軸承過熱主要原因,應是軸承受力過大所致。

根據對壓縮機結構的研究發現,壓縮機轉子是由四個葉輪和平衡串聯在主軸上,并在機殼上有一個平衡轂氣室,TE218測點的推力軸承在軸承盒末端,而和它緊鄰的在同一軸承盒內的TE201測點的推力軸承為81℃,說明平衡轂平衡力小于四個葉輪產生軸向力,這有可能是平衡轂上的氣封間隙大漏氣而造成平衡轂前后壓差減小,降低了平衡力。更換氣封后,TE218測點溫度不再土升,保持在98~99℃,和試車時一樣,但仍然接近100℃的報警值,說明軸承受力偏大。

3.回油結構不合理
檢查供油、回油結構,發現潤滑油從軸承座的兩側進入,靠推力盤旋轉產生離心力沿瓦塊表面甩向外圓,給推力軸承和推力盤提供潤滑和冷卻。但推力軸承和推力盤處的軸承座并無排放點,大量潤滑油又沿軸從內向外排出,在推力軸承和推力盤處的潤滑油形成內循環死區,其間推力軸承和推力盤所產生的熱量無法全部帶走,因此產生熱積累形成積炭,粘浮在推力軸承和推力盤上,使推力軸承溫度升高。
 

二、故障處理方法

1.增大平衡力減小軸承受力
要增大平衡力最直接的方法是加大平衡轂的直徑,但改造難度非常大,成本也高。經研究,把平衡轂后氣室壓力降低成負壓,使平衡轂前后壓差增大來提高平衡力。在平衡轂后氣室蝸殼處鉆眼用內徑65mm管道連通至壓縮機一級進氣日,使平衡氣室與一級進氣口相通形成負壓,相應地增加平衡轂前后壓差,增大了平衡力,推力軸承受力減小經測試,在運行油溫45℃時,TE218測點推力軸承溫度在93℃,TE201測點推力軸承溫度為81℃。

2.利用電機磁力線不重合來減少軸承受力
雖然平衡管解決了部分平衡力,但要達到完個平衡,還需增加真空系統,這要在壓縮機上增加設備,不便于操作。在壓縮機機組找正時,有意地把聯軸器軸向長度尺寸調整到允許的最大尺寸,壓縮機與增速機間聯軸器軸向間隙尺寸調整到上限值1.7mm,把電機的磁力中心線與轉子中心線位置偏離4mm,使電機運行時磁力與軸承受力方向相反,并通過彈性膜片聯軸器傳遞,減少了軸承受力。找正后試運行,TE218測點軸承溫度降低為90℃,TE201測點推力軸承溫度為83℃,軸承受力基本達到平衡。

但長期運行后,兩推力軸承溫度都有不同程度升高,TE218處為93℃,TE201處為84℃。大修拆檢壓縮機推力軸承,發現軸承瓦塊發黑,推力盤和軸承座中部有發黃、發黑的積炭現象,需進一步分析。

3.改進回油結構
在軸承座中部兩側鉆兩孔,且在靠近兩孔處的軸承壓蓋上對外分別開兩個半圓槽,以增加排放點,使死區的潤滑油從軸承座中部的兩個側孔,通過軸承壓蓋上兩半圓排油槽排放和循環,提高軸承和推力盤冷卻效果。

經運行,在正常運行油溫45℃時,TE218測點推力軸承溫度在86℃,TE201測點推力軸承溫度80℃,不再有升高現象,同時積炭現象減少。

三、注意事項

改變回油結構后,由于推力軸承處供、回油系統阻力變小,供油量增加,使其他軸承供油量減小,溫度升高因此,必須重新調整各分配點的油壓,特別是適當調整推力軸承的供油量。把推力軸承分配點的油爪由280kPa調整為250kPa,保證其他軸承分配點的油壓在設計值上,最終使TE218測點推力軸承的溫度穩定在87℃。經過兩年運行,TE218測點推力軸承的溫度穩定,壓縮機組安全運行。

來源:長沙博誠機械設備有限公司
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