常淑桂
新疆庆华能源集团有限公司 新疆835100
摘要：空分装置压缩机是空分系统核心机组，整体结构是H型布局，采用三级压缩，低速齿轮转子带动一、二级叶轮，高速转子带动三级叶轮。在运行中出现三级轴承温度高的情况，并且经常无规律变化，时刻都有联锁停机的风险，影响整个空分系统安全稳定运行。通过对机组运行数据、装配数据的分析，提出了增加油量等处理措施，轴承温度波动问题得到了有效的解决。
关键词：压缩机、轴承、瓦块、温度
引言
某空分系统使用的压缩机，该压缩机为3级压缩、带有3个冷却器的齿轮式透平压缩机。压缩机整体采用H型布局，压缩机齿轮箱大齿轮由电动机驱动，大齿轮轴端的膜片联轴器与驱动电动机相联接。主油泵在大齿轮的前端。一级叶轮和二级叶轮安装在同一根齿轮轴的两侧，三级叶轮独立安装在一根齿轮轴的一侧，另一侧为自由端无叶轮。压缩机一、二、三和四级轴承全部采用可倾瓦滑动轴承。
1.概述
该机组2020年5月25日11:06开车，开车时进气压力9k Pa，机组起动2min后三级轴承温度迅速升至112.7℃，为了防止机组损坏，岗位人员按紧急停产按钮，机组停车。随后对机组进行揭盖检查，重点检查三级轴承，检查发现装有轴温测点的一片下瓦块有轻微舔瓦现象。瓦块处理后，当晚22∶13再次起动机组，三级轴承温度维持在98℃，轴承温度偏高。6月16日三级轴温经过一天时间从99℃降至90℃，三级轴承振动为12 ～16μm，四级轴承振动为21～27μm，其余参数无明显变化。7月28日4:00三级轴承温度突升，最高升至112.5℃。同时三级振动、四级振动也同步升高，三级振动最高升至20.3μm，四级振动最高升至34.5μ m，对机组采取降低负荷措施，同时降低润滑油供油温度，润滑油温由40～42℃降至38～39℃，三级轴承温度维持在105℃左右，三级和四级轴承振动分别维持在16μm和30μm左右运行。
经过仪表专业技术人员对温度铂电阻、接线端子等检测检查，所检测数据为真实数据，排除了仪表本身故障引起的三级轴承温度误波动因素。因此，确定是机组轴承本体原因引起了轴瓦温度的变化。
2.轴承温度高原因分析
2.1瓦块自由度受限
检查中发现个别测量瓦温的铂电阻与瓦块测温配合间隙偏小现象，这可能是导致轴承温度突变的主要原因，结焦严重的瓦块均出现在铂电阻安装处，说明铂电阻的安装影响了瓦块的自由度，在转子受到负荷变化而产生中心变换时候，瓦块随轴承产生轻微位移，瓦块受限不能很默契地追随轴承位移，就会产生受力不均匀，因此该瓦块承载面油膜受到不同的压力而产生分布不均，不能完全形成液体摩擦的理想状态，会存在边界摩擦和局部摩擦过热。同时，排油不畅，轴瓦产生的热量不能被及时带走，导致高温润滑油在瓦块上结焦，从而加重影响瓦块表面油膜稳定，轴承温度由此升高。随着转子稳定旋转，轴承与瓦块达到稳定的配合状态，瓦块表面油膜重新分布，达到一定的刚度，又恢复到液体摩擦的状态，因此，轴承温度会缓慢下降。这解释了温度突变升高后缓慢下降的原因。
2.2轴承承载能力不足，有效润滑量不足
该压缩机三级出口压力最高为2.8MPa，直接提供氮气到空分系统的膨胀机进行做功膨胀，因此，空分系统中膨胀机负荷的调节直接影响三级出口的压力。四级是自由端，不受负荷影响，因此三级轴承在径向交变载荷的作用下，轴承承载变化比较大，在某一瞬间，某一瓦块上承载能力超过极限，造成油膜刚度失效，轴承温度突升。同时，由于轴承进油孔孔径、挡油环间隙限制，通过轴承体的润滑油油量不足，不能有效地通过润滑油把瓦块产生的热量带走，产生温度聚集，因此轴承温度维持在较高水平。
3.空分压缩机的优化改进
3.1增加有效润滑油油量
（1）扩大三、四级轴承进油孔，加大进油量，将供油孔由φ5mm扩大至φ6mm。通过扩大进油孔直径，增加了进入轴承内部的总进油量，使进入瓦块的油量都有所增加，将瓦块产生的热量更快地带走，达到降低轴承温度的效果。
（2）对新轴承的瓦块手工进行进出油楔的刮削，对瓦块进油边缘修磨，确保过渡圆滑，方便润滑油进入油楔。
能够保证有足够的润滑油进入到瓦块内，形成足够的油膜刚度，使摩擦副变成液体摩擦，达到理想状态，从而减少瓦块与轴颈直接接触摩擦产生的热量。
（3）调整轴承挡油环间隙，对轴承挡油环进行修刮，挡油环内径可由φ70.40mm扩大到φ70.80mm。在保证轴承体内一定的油压情况下，能够增加润滑油的流通量。
通过增大轴承进油孔内径，扩大瓦块进油圆角，增加挡油环间隙等措施，增加了轴承进油量，润滑油进入轴承体内，一部分进入轴与瓦块之间，形成油楔；另一部分流过瓦块周围，将瓦块摩擦产生的热量带走，达到降低轴承瓦块温度，提高轴承使用寿命。
3.2增加轴承承载能力及灵活度
（1）检查轴承每块瓦块定位孔加工的尺寸偏差，保证瓦块在轴承体内动作灵活，定位螺钉的长度以不顶瓦块为宜，保证瓦块背部的型线符合转动方向要求，瓦块的追随性和瓦块受力均匀得到较大改善。
（2）重新设计制作新瓦块，适当增加瓦块的宽度，增加瓦块承载面积。在增加油量的前提下，增加了瓦块的承载能力。虽然增加了摩擦面积，但提高了整个轴承的承载效果，能够有效地抗载荷变化的冲击，使轴承一直维持稳定的运行状态，不至于产生轴承温度的突变。
（3）在安装轴承瓦块时，对新瓦的瓦背过盈量几何尺寸复核，确保瓦背接触线通过瓦块背面几何中心，接触线两侧形状对称，绕接触线摇摆时，瓦块表面任一部位不应低于油封高度，从而保证轴与挡油环径向不碰摩。
（4）规范测温铂电阻在轴承内的安装标准，对铂电阻在瓦块内安装的深度要一致，同时为提高轴承和瓦块上测温铂电阻安装孔的同轴度，对轴承上的安装孔做扩孔处理，在铂电阻安装到位后对其加以固定。
3.3扩大轴承间隙
增加轴承与轴的径向间隙，按照标准范围的上限作为装配间隙，径向间隙由检修前的0.14mm扩大至检修后的0.16mm。增加轴承间隙，能够增加轴颈与瓦块之间的进油量，有效地保证油膜刚度，提高轴承运行的稳定性。
结语
1.检修后机组运行情况2021年2月29日18:00机组检修后开车，三级轴承温度57.9℃，三级轴承振动13.1μm，四级轴承温度63.2℃，四级振动16.9μ m，各参数运行正常稳定。经过本次技术处理，该机组运行至今未发生因三、四级轴承温度异常变化而引起的机组非计划停车事件，保证了空分系统的稳定运行。
2.压缩机轴承温度故障处理策略
1）在本次实际处理过程中，对于轴承有了更直观的认识，轴承的间隙不是越小越好，在计算条件下的范围内，调整到适合的状态，能够使机组各项轴承的参数达到最佳。
2）带有仪表类检测系统的故障中，一定要排除仪表类传感器或者仪表本身故障异常产生的误报警。
3）在检修过程中要严把检修质量关，对于关键安装技术数据，要确定质量停止点进行控制。对该压缩机轴承温度高、经常突变的原因进行系统分析，制订了有效的解决处理方案，使压缩机在设计、制造、运行中显露出的问题得到解决和完善。通过三年多的平稳运行，证明原因分析正确，处理方案得当。为此类问题的分析、解决方案提供了参考，同时也保证机组长期稳定运行，为空分装置安稳长、满、优运行消除了瓶颈。
参考文献
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