空分增壓機(jī)降低主推力瓦溫度提升機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行的技術(shù)改造

吉新杰

（哈密廣匯環(huán)?？萍加邢薰?，新疆 哈密 839399）

1 設(shè)備概況介紹

某公司空分裝置是為年產(chǎn)30萬噸甲醇及年產(chǎn)20萬噸乙二醇配套裝置，設(shè)計(jì)能力為40000Nm3/h。空壓機(jī)組的增壓機(jī)，型號(hào)為：EBZ456，為垂直剖分結(jié)構(gòu)，六級(jí)葉輪從低壓級(jí)到高壓級(jí)依次排列，每2級(jí)葉輪為一段，共三段，設(shè)計(jì)進(jìn)氣壓力為0.6MPa，排氣壓力為6.3MPa?；九渲萌鐖D1。

圖1

該空壓機(jī)組的增壓機(jī)自2011年7月開試車以來，空分機(jī)組增壓機(jī)就出現(xiàn)軸位移偏大、主推力瓦溫度高的問題，在出口壓力達(dá)到5.6MPa的時(shí)候，軸位移最大時(shí)達(dá)到0.54mm，已經(jīng)超過軸位移的報(bào)警值（報(bào)警值為0.4mm，跳車值為0.6mm），主推力瓦的溫度已經(jīng)達(dá)到110℃，最高達(dá)118℃（軸瓦溫度報(bào)警值為105℃，跳車值為120℃），在機(jī)組出口壓力還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，主推力瓦溫度已經(jīng)嚴(yán)重超過了報(bào)警值，嚴(yán)重制約著空分裝置的負(fù)荷。

開始我們懷疑是主推力瓦的噴油嘴堵塞，造成進(jìn)油不暢導(dǎo)致溫度過高，在打開推力瓦檢查后，并沒有發(fā)現(xiàn)推力瓦的進(jìn)油存在堵塞的情況。之后，我們與廠家的技術(shù)人員一起對推力瓦溫度過高的問題進(jìn)行了認(rèn)真分析，經(jīng)過對現(xiàn)場實(shí)際情況的分析得出，造成主推力瓦溫度過高的原因?yàn)檗D(zhuǎn)子軸向力過大，導(dǎo)致主推力軸承承受的壓比較大，造成了主推力瓦塊的溫度過高。如果想把溫度降下來，就必須把推力軸承承受的壓比減小。

2 增壓機(jī)實(shí)施的第一次改造

2011年11月，由于該增壓機(jī)組無法達(dá)到原始設(shè)計(jì)值，設(shè)備廠家對增壓機(jī)進(jìn)行了兩處改造：（1）將推力盤的直徑由290mm增大至310mm，這樣改造就是通過增大推力盤直徑，增大推力盤的受力面積，增加平衡盤的反軸向力，達(dá)到減小轉(zhuǎn)子的軸向力的目的。（2）對平衡管進(jìn)行改造：將平衡管返回到增壓機(jī)入口端的氣源增加閥門進(jìn)行關(guān)閉，改為引出室外就地放空，通過降低平衡盤低壓側(cè)的壓力，增加平衡盤的反軸向力，達(dá)到減小轉(zhuǎn)子的軸向力的目的，結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2

以上兩項(xiàng)改造的最終目的就是通過減小軸向力，降低主推力瓦的溫度。通過該次改造，出口壓力達(dá)到5.8MPa時(shí)，主推力瓦溫度為111℃，氧氣產(chǎn)量能夠達(dá)到37000Nm3/h，雖然能夠勉強(qiáng)維持甲醇裝置運(yùn)行，但是，平衡管一直放空，不但產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音，而且造成非常大的浪費(fèi)，無法達(dá)到節(jié)能的效果，并且在2018年3月，隨著乙二醇裝置的恢復(fù)生產(chǎn)，氧量出現(xiàn)明顯的短缺，嚴(yán)重制約著甲醇裝置及乙二醇裝置的高負(fù)荷、長期穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過公司技術(shù)人員與該機(jī)組廠家技術(shù)人員充分的溝通交流，決定對該增壓機(jī)進(jìn)行第二次改造。

3 增壓機(jī)實(shí)施的第二次改造

（1）對平衡盤的改造：把之前的平衡盤進(jìn)行拆卸，拆卸后更換新的平衡盤，新的平衡盤直徑增大到320mm，將推力軸承的承壓比P=10.5（kgf/cm2）調(diào)整為P=-7.4（kgf/cm2），來解決軸向力過大的問題，降低推力軸承的承壓比，進(jìn)而降低主推力瓦的溫度。

圖3為平衡盤改造結(jié)構(gòu)圖。

圖3

（2）平衡盤密封的改造。平衡盤密封由之前的梳齒密封改為金屬軟密封，在平衡盤密封體上噴涂硅鋁混合物，轉(zhuǎn)子上密封片可以與密封體接觸，實(shí)現(xiàn)較小的密封間隙，使平衡盤密封間隙單邊減小為0.1～0.15mm，增強(qiáng)密封效果，減少平衡盤密封的泄漏量。具體結(jié)構(gòu)為圖4。

圖4

（3）對推力軸承的改造。進(jìn)一步優(yōu)化軸承性能，使其高溫運(yùn)行穩(wěn)定和安裝方便，更換推力軸承，增大輸油管內(nèi)徑，改變支點(diǎn)位置，采用軍工用巴氏合金，提高高溫運(yùn)行的穩(wěn)定性，改進(jìn)上下平衡塊的材質(zhì)和加工精度，利用之前舊瓦塊中間進(jìn)油的噴嘴空間，把節(jié)省出的空間增加推力瓦塊，由七塊瓦增加到九塊瓦。

改變進(jìn)油方式，把進(jìn)油的方式由瓦塊之間的噴嘴改為瓦塊背面的注油孔，由于瓦塊的受力面積增加，在同等軸向力的情況下，降低軸承的承壓比，進(jìn)而降低推力軸承的溫度。如圖5、6。

圖5 舊瓦塊結(jié)構(gòu)以及進(jìn)油方式

圖6 改造后的瓦塊結(jié)構(gòu)和進(jìn)油方式

（4）改造增壓機(jī)內(nèi)部的隔板，加大第五級(jí)、第六級(jí)擴(kuò)壓器進(jìn)口處的圓角，使從葉輪出來的氣體介質(zhì)能夠順利地進(jìn)入擴(kuò)壓器中，降低內(nèi)部阻力，如圖7。

圖7 擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)改造圖

4 實(shí)施改造后的效果

該增壓機(jī)實(shí)施改造后，在2019年2月16日投入運(yùn)行，剛開始運(yùn)行時(shí)，為了防止出現(xiàn)主推力瓦溫度過高的情況，為了安全，第一次改造的平衡管放空閥繼續(xù)打開，在末級(jí)出口壓力達(dá)到6.2MPa的時(shí)候，主推力瓦溫度分別為81.8℃、72.7℃。為了驗(yàn)證改造的真正效果，在平衡管放空閥全部打開運(yùn)行半個(gè)月后，在平衡管放空管上面增加一個(gè)就地壓力表，看著壓力表逐漸關(guān)閉放空閥，同時(shí)，打開平衡管上的回流閥，直至放空閥全部關(guān)閉，平衡管回流閥全部打開，達(dá)到機(jī)組最原始設(shè)計(jì)、最理想的運(yùn)行方式，此時(shí)，主推力瓦溫度分別為92℃、88℃，氧量產(chǎn)量達(dá)到39500Nm3/h，基本達(dá)到設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)語

壓縮機(jī)組主推力瓦溫度高的問題主要是軸向力較大造成軸承承壓比較大的原因，先是通過增大推力盤的直徑，減小軸向力，在平衡盤直徑增大到最大值后，軸向力維持在一定的數(shù)值，再通過增大推力瓦的承受面積，來降低推力瓦的承壓比，最終達(dá)到降低主推力瓦的溫度。通過以上改造，該臺(tái)機(jī)組即達(dá)到了負(fù)荷的提升，也達(dá)到了長周期的穩(wěn)定運(yùn)行。