侯松，張廣玉，盧志勇

（海洋石油富島有限公司，海南東方 572600）

海洋石油富島有限公司二期化肥項(xiàng)目設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為4.5×105t/a 合成氨、8×105t/a 大顆粒尿素，裝置于2003 年9 月30 日建成投產(chǎn)。合成氨裝置采用美國(guó)KBR 深冷凈化器工藝，天然氣壓縮機(jī)組是合成氨裝置中的重要設(shè)備之一，該機(jī)組由一臺(tái)中壓凝汽式汽輪機(jī)和一臺(tái)多級(jí)離心式壓縮機(jī)組成，壓縮機(jī)（設(shè)備位號(hào)：102J）的主要設(shè)備性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 102J 主要設(shè)備性能參數(shù)表Table 1 Parameters 102J of main equipment performance

1 問(wèn)題的提出

2015 年4 月，102J 機(jī)組根據(jù)運(yùn)行周期進(jìn)行解體大修，更換了止推軸承和干氣密封。4 月18 日，機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)止推軸承的TE7190、TE7191、TE7192、TE7193 四個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)均比檢修前出現(xiàn)明顯上漲，由正常值75 ℃以下最高升至104 ℃，已經(jīng)觸發(fā)一級(jí)報(bào)警，威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，止推軸承溫度趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

2 止推軸承溫度高的原因及排查

2.1 潤(rùn)滑油品質(zhì)達(dá)不到要求

潤(rùn)滑油長(zhǎng)期使用后，主要參數(shù)將會(huì)逐步偏離指標(biāo)，潤(rùn)滑效果變差。如果油品不清潔，存在異物污染，帶入軸承后會(huì)使軸瓦刮傷，甚至使軸承溫度升高而引起巴氏合金熔化；油中有水進(jìn)入，會(huì)影響壓力油膜的形成，達(dá)不到良好潤(rùn)滑的效果，給軸承造成較大的損傷。油品分析報(bào)告，見(jiàn)圖2。各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，排除油品劣化造成止推軸承溫度高的可能。

2.2 潤(rùn)滑油供給量不足

如果潤(rùn)滑油供給量不足，將導(dǎo)致潤(rùn)滑不良，引起軸承溫度升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使巴氏合金熔化。造成潤(rùn)滑油油量不足的原因有油泵打量不足、潤(rùn)滑油壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)整過(guò)低、供油管線或者進(jìn)油孔有異物堵塞等。經(jīng)過(guò)仔細(xì)排查，潤(rùn)滑油總管壓力0.25 MPa，軸承潤(rùn)滑油進(jìn)油壓力為0.1 MPa，壓力滿足設(shè)計(jì)要求，潤(rùn)滑油管路檢查暢通，所以排除潤(rùn)滑油供給量不足的可 能。

圖1 2015 年102J 止推軸承溫度趨勢(shì)Fig.1 Temperature trend of 102J thrust bearing in 2015

圖2 潤(rùn)滑油分析報(bào)告Fig.2 Lubricating oil analysis report

2.3 潤(rùn)滑油進(jìn)油溫度高

如果潤(rùn)滑油進(jìn)油溫度高，將會(huì)造成機(jī)組軸承潤(rùn)滑不良，軸承溫度升高[1]。造成潤(rùn)滑油溫度高的原因有潤(rùn)滑油冷卻器結(jié)垢，換熱效率下降；油冷卻器循環(huán)水溫度升高等。通過(guò)排查確認(rèn)，潤(rùn)滑油冷卻器檢修期間剛剛進(jìn)行過(guò)機(jī)械水射流清洗。根據(jù)WPKS 數(shù)據(jù)顯示，潤(rùn)滑油溫在檢修前后基本一致，沒(méi)有明顯變化，見(jiàn)圖3。所以排除潤(rùn)滑油溫高造成止推軸承溫度高的可能。

2.4 壓縮機(jī)平衡盤系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題

圖3 油溫與軸承溫度趨勢(shì)Fig.3 Oil temperature and bearing temperature trend

離心式壓縮機(jī)高速運(yùn)行的轉(zhuǎn)子始終存在著由高壓端指向低壓端的軸向力。轉(zhuǎn)子在軸向力的作用下，將沿軸向力的方向產(chǎn)生軸向位移，轉(zhuǎn)子的軸向位移將使軸頸與軸瓦間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此可能造成軸瓦或軸頸拉傷，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子元件與定子元件的摩擦、碰撞乃至機(jī)器損壞[2]。102J 機(jī)組為了減少轉(zhuǎn)子軸向力的破壞，設(shè)置了平衡盤系統(tǒng)用來(lái)平衡轉(zhuǎn)子大部分軸向力，少部分軸向力依靠止推軸承承受。如果平衡盤密封漏氣增大，或者平衡管堵塞，可能會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)平衡盤系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，平衡盤的作用不能正常發(fā)揮，使轉(zhuǎn)子軸向力施加到止推軸承上，進(jìn)而引起止推軸承溫度升高。根據(jù)機(jī)組檢修記錄，確認(rèn)平衡盤間隙正常、管路無(wú)堵塞，系統(tǒng)是完好的，所以排除平衡盤系統(tǒng)問(wèn)題造成止推軸承溫度高的原因。

2.5 止推軸承間隙安裝不當(dāng)

離心式壓縮機(jī)軸向力的平衡和消除主要依靠平衡盤系統(tǒng)，少部分軸向力依靠止推軸承分擔(dān)。止推軸承作為靜止件，由止推間隙確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，轉(zhuǎn)子的剩余軸向力會(huì)使它靠緊止推軸承（中間有一層極薄的油膜），從而限制轉(zhuǎn)子竄動(dòng)。止推間隙根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，間隙太大會(huì)因?yàn)檩S竄動(dòng)而導(dǎo)致動(dòng)、靜部件出現(xiàn)問(wèn)題；間隙太小則無(wú)法補(bǔ)償熱漲量，易造成止推軸承溫度升高。止推間隙設(shè)計(jì)值：0.25 ～ 0.35 mm，更換止推軸承后安裝值0.25 mm，處于設(shè)計(jì)值的下限，易造成軸承溫度升高。因此，止推間隙偏小可能是造成止推軸承溫度升高的原因。

綜上，經(jīng)過(guò)分析和排查，造成壓縮機(jī)止推軸承溫度高的原因可能是止推軸承間隙偏小。

3 處理措施及運(yùn)行效果

3.1 止推間隙調(diào)整及軸瓦倒角處理

2016 年4 月，裝置停車檢查102J 止推軸承。調(diào)整止推軸承間隙值至0.33 mm，同時(shí)檢查供油回路。根據(jù)軸瓦潤(rùn)滑進(jìn)油通道設(shè)計(jì)，對(duì)止推瓦塊巴氏合金棱角面進(jìn)行擴(kuò)大倒角處理，以增大潤(rùn)滑油的進(jìn)油量，更好的潤(rùn)滑和冷卻。通過(guò)調(diào)整處理，機(jī)組開(kāi)車后，止推軸承溫度出現(xiàn)明顯好轉(zhuǎn)，TE7191、TE7192、TE7193均恢復(fù)到76 ℃以下的正常值，只有TE7190 還存在單點(diǎn)偏高，見(jiàn)圖4。

圖4 2016 年102J 止推軸承溫度趨勢(shì)Fig.4 Temperature trend of 102J thrust bearing in 2016

3.2 止推軸承瓦塊倒角處理

2017 年4 月，因機(jī)組干氣密封故障再次檢修，更換新的干氣密封。檢查止推軸承狀況良好，根據(jù)上次檢修后的效果，再次對(duì)軸瓦巴氏合金棱角進(jìn)行倒角處理，以更好地增加潤(rùn)滑油的進(jìn)油量。經(jīng)過(guò)此次處理，檢修后開(kāi)車，止推軸承的四個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)均恢復(fù)到了正常值70 ℃以下，見(jiàn)圖5。

圖5 2017 年102J 止推軸承溫度趨勢(shì)Fig.5 Temperature trend of 102J thrust bearing in 2017

3.3 運(yùn)行效果

經(jīng)過(guò)對(duì)天然氣壓縮機(jī)止推軸承間隙進(jìn)行調(diào)整，解決了止推軸承溫度高問(wèn)題。對(duì)止推軸瓦巴氏合金棱角進(jìn)行倒角處理，減少潤(rùn)滑阻力，使軸承溫度處于良好狀態(tài)，機(jī)組恢復(fù)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

天然氣壓縮機(jī)是合成氨裝置中的關(guān)鍵設(shè)備之一，止推軸承溫度異常偏高不利于機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。本文通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)止推軸承溫度異常原因進(jìn)行分析及效果驗(yàn)證，得出止推軸承止推間隙偏小是造成止推軸承溫度升高的主要原因。通過(guò)調(diào)整止推間隙后，使軸承溫度恢復(fù)正常。通過(guò)采取增大止推瓦塊巴氏合金平面倒角量措施，改善軸承潤(rùn)滑效果，使軸承溫度更加平穩(wěn)，保證壓縮機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。