V101壓縮機止推軸承磨損原因分析
2012-03-08作者：竇希良
摘 要：齊魯乙烯苯醉裝置蒸汽透平空氣壓縮機止推軸承出現快速磨損（9個月），導致軸位移量超標。磨損原因是帶分油槽結構的止推軸承，潤滑油路不合理性；潤滑油入口油楔不明顯，對油膜的形成不利；改用無分油槽的止推軸承瓦架；根據軸的旋向，將油楔寬度控制在3～5mm，角度5°左右。可避免止推瓦的偏磨和快速磨損。關鍵詞：止推軸承；磨損；油膜；油楔
V101蒸汽透平空氣壓縮機是齊魯乙烯苯配裝置的關鍵設備。該壓縮機止推軸承出現磨損超標，軸位移儀表檢測裝置報警。壓縮機生產廠家：德國阿特拉斯（Atlas）公司；型號GT098LiLo；驅動機為蒸汽透平；壓縮機額定狀況下的運行參數：排氣量88440m3/h；吸入口溫度12.9℃；排出口溫度58℃；吸入口壓力0.0985MPa；排出口壓力0.1505MPa；壓縮機轉速：4472r/min；聯軸器輸入功率1360kW。
V101壓縮機一直使用進口的止推軸承，結構如圖1。
止推軸承磨損時已運行9個月，比正常運行周期約短近一半時間，軸的串量從初裝時的0.25mm，增大至0.33mm，而標準值范圍是0.2～0.31mm，止推間隙已超標。拆下止推軸承檢查，其止推瓦塊均已磨損，且是沿圓周方向偏磨（圖2）。
二、磨損原因分析
1.軸向力加大對止推軸承磨損的影響
轉子軸向力超出設計負荷。生產工藝方面的原因有：壓縮機吸、排口堵塞或不暢，導致吸入或出口流量低，壓縮機轉速提高負荷加大。影響壓縮機軸向力的裝配間隙有：葉輪與吸入管口、排出管口的間隙，葉輪與掃殼端蓋的間隙。各間隙部位如圖3所示。經檢查，壓縮機本身生產工藝均正常，裝配間隙均符合要求。
(1)潤滑油牌號不正確
潤滑油牌號不正確，會引起止推軸承摩擦副油膜形成不足，造成摩擦面磨損。實際油品無問題。
(2)軸承瓦架結構不合理帶分油槽結構的軸承，是國外軸承制造商開發的一種新型試驗瓦架，增加分油槽的目的是為了加速潤滑油的循環，使潤滑油能迅速帶走徑向軸承產生的摩擦熱，從而降低徑向軸承的溫度。但這種軸承在V101機組上卻并不適應，原因在于其潤滑油路的不合理性。
V101壓縮機軸承潤滑的油路是：加壓后的潤滑油從徑向瓦塊之間的注油孔注入，一部分流入徑向瓦塊巴氏合金層與軸之間的間隙，再經此間隙流入止推瓦與止推盤之間潤滑。另一部分直接從徑向瓦塊之間流出，進入止推瓦與止推盤之間。兩部分潤滑油在止推瓦塊巴氏合金層上形成充足的油膜。
增加了分油槽軸承，潤滑狀況隨之改變。潤滑油從徑向瓦之間的注油孔注入；一路經徑向軸瓦進入分油槽，另一路直接從注油孔進入分油槽。而分油槽內有4個直徑6mm的泄油孔，這4個油孔，使一部分潤滑油不經止推瓦塊直接流到回油腔。所以潤滑油經分油槽流向止推瓦塊的過程中，油的壓力和流量都大大降低。分油槽內的潤滑油，只有在大于4個泄油孔的泄油量且維持足夠壓力時，潤滑油才可能進到止推瓦塊上，若這部分油量太少，則止推瓦塊摩擦面上建立不起良好的油膜，起不到或只部分起到潤滑作用，就必然造成止推瓦塊的磨損或偏磨。
(3)止推瓦塊無明顯的油楔
帶分油槽的止推軸承瓦塊，按照軸的旋轉方向觀察，發現潤滑油入口油楔不明顯，僅有一條1×45°的倒角線。這對壓縮機運行時，止推瓦塊與止推盤之間潤滑油膜的形成很不利。由于油膜僅能在入口很小的范圍內形成，瓦塊另一側油膜很薄，轉子高速旋轉時就會造成止推瓦塊的偏磨。該壓縮機止推瓦塊的油楔正常尺寸應為3～5mm寬，角度5°～10°之間，而實際上僅有一條1×45°的倒角線，遠不能滿足將潤滑油順利帶入摩擦副的需求。
三、改進措施及效果
1.改用無分油槽的軸承瓦架。重新設計軸承瓦架結構，去掉不合理的分油槽，新的軸承瓦架結構如圖4所示。無分油槽的瓦架從結構上保證了徑向軸承出來的潤滑油能全部流入止推瓦塊上，為潤滑油膜的充分形成提供了保證，因而大大改善了潤滑狀況，減少了巴氏合金層的磨損。
在新的止推瓦塊上根據軸的旋向配置油楔寬度及角度，采用手工刮削的方法，并根據瓦塊的面積和所承載軸向負荷以及潤滑油的壓力、戮度等條件，將油楔寬度控制在3～5mm，角度在5°左右，新油楔的形成大大改善了止推瓦塊的進油條件，保證了整個瓦塊巴氏合金層上油膜的充足，避免了止推瓦的偏磨。
3.效果
措施實施后，機組運行平穩，通過近一年的觀察，壓縮機軸位移量基本無變化，說明壓縮機止推瓦的磨損量已控制在正常水平。
來源：《設備管理與維修》