激冷氣壓縮機(jī)高速軸振值異常波動(dòng)原因及處理方法

杜亞州，時(shí)光義，張國海

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

激冷氣壓縮機(jī)是氣化裝置中的重要設(shè)備之一，在保證氣化爐長周期高負(fù)荷運(yùn)行方面起著重要的作用，我公司激冷氣壓縮機(jī)在近幾年出現(xiàn)一種奇異現(xiàn)象，每次壓縮機(jī)開車初期各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)正常，均在正常范圍內(nèi)且運(yùn)行平穩(wěn)，在后期運(yùn)行過程中，逐步會(huì)出現(xiàn)高速軸葉輪側(cè)1301/02 振值波動(dòng)較大的現(xiàn)象（波動(dòng)范圍值為20 um 左右），且波動(dòng)為瞬間波動(dòng)，波動(dòng)頻繁，為此在近幾年里對(duì)壓縮機(jī)多次進(jìn)行檢修，最終才解決此問題，保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。

1 基本原理和軸承結(jié)構(gòu)

1.1 基本原理

我廠采用的激冷氣壓縮機(jī)為SV12-M 離心式壓縮機(jī)，正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速為6 439 r·min-1，由壓縮機(jī)、液力偶合器及電機(jī)組成，通過膜片聯(lián)軸器聯(lián)接，壓縮機(jī)的軸端密封采用四川日機(jī)提供的干氣密封，整個(gè)機(jī)組采用潤滑油站集中供油，壓縮機(jī)的軸端密封采用串聯(lián)迷宮式干氣密封，為了確保機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)組設(shè)有各種控制及保安裝置。

1.2 軸承形式

壓縮機(jī)低速軸采用圓瓦軸承，高速軸采用單側(cè)金斯伯雷+可傾瓦支撐軸承的支推一體軸承。軸承裝在機(jī)殼兩端外側(cè)的軸承箱內(nèi)，為防止軸承體轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承體的上方有防轉(zhuǎn)銷釘。支撐與止推一體軸承，支撐部分：可傾瓦軸承有5 個(gè)軸承瓦塊，瓦塊內(nèi)表面澆鑄一層軸承合金，瓦塊等距地按裝在軸承體的槽內(nèi)，用特制的定位螺釘定位，瓦塊可繞其支點(diǎn)擺動(dòng)，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)處于最佳位置[1]。止推部分：止推軸承采用單面金斯伯雷推力軸承，每組有8 塊止推塊，置于旋轉(zhuǎn)時(shí)推力盤一側(cè)。推力瓦塊工作表面澆鑄一層軸承合金，等距離的裝到固定環(huán)的槽內(nèi)。每組有16 塊水準(zhǔn)塊位于槽內(nèi)推力瓦塊的下方，將受到的力均勻分配在軸承的各個(gè)瓦塊之間。止推軸承的軸向位置，由調(diào)整墊調(diào)整，調(diào)整墊的厚度在裝配時(shí)配加工。根據(jù)需要止推軸承與支撐軸承合為一體，軸承體水平剖分為上、下兩半。大齒輪支撐軸承為圓柱徑向滑動(dòng)軸承，為水平剖分軸承，采用巴氏合金澆注襯里[2]。大齒輪支推軸承為圓柱徑向滑動(dòng)軸承并帶推力面的復(fù)合軸承。

2 前期檢修過程

2.1 葉輪結(jié)垢情況檢查

前期在對(duì)壓縮機(jī)的葉輪進(jìn)行檢查中，發(fā)現(xiàn)葉輪的積灰較多，積灰較厚且不均勻（見圖1），極有脫落掉塊的風(fēng)險(xiǎn)，特別是葉輪口環(huán)處、葉輪后側(cè)殼體處積灰厚度達(dá)到1 cm，葉輪大量的結(jié)垢和積灰，且積灰不均勻破壞葉輪動(dòng)平衡[3]，影響激冷氣壓縮機(jī)高速軸振值，為此要求每次檢修都要對(duì)其進(jìn)行清理。方法：在葉輪拆卸下來后，對(duì)其使用手工清理，同時(shí)配合氧氣乙炔焰加熱，使結(jié)垢層因熱脹冷縮脫落。

圖1 葉輪結(jié)垢情況及清理后的葉輪

2.2 壓縮機(jī)入口過濾器濾芯的檢查清理

壓縮機(jī)的入口過濾器積灰情況，也是影響著壓縮機(jī)組的振動(dòng)原因之一。當(dāng)入口過濾器的積灰較多，且有較大的灰塊時(shí)，由于過濾器孔徑的變大，大灰塊極有可能從大孔中進(jìn)入蝸殼，對(duì)葉輪造成沖撞，造成壓縮機(jī)高速軸振值波動(dòng)。入口過濾器損壞嚴(yán)重，過濾器碎片等進(jìn)入葉輪內(nèi)，對(duì)葉輪進(jìn)行沖擊等，造成高速軸振動(dòng)偏高。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)我公司該入口過濾器濾網(wǎng)本體裂紋處脫落，卡在葉輪流道處，造成機(jī)組振動(dòng)異常，對(duì)其進(jìn)行更換[4]。

2.3 軸承的檢查

因高速軸振動(dòng)頻繁波動(dòng)，前期在停車期間每次都對(duì)壓縮機(jī)軸承及齒輪進(jìn)行檢查，對(duì)壓縮機(jī)的高速軸、低速軸軸承間隙、軸承瓦背過盈量、軸竄量進(jìn)行多次檢測，并調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)，檢查結(jié)果和發(fā)現(xiàn)的問題如下：

1）未發(fā)現(xiàn)較大問題。其中兩次拆檢后未發(fā)現(xiàn)問題，因此只對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行復(fù)查調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)，開車初期運(yùn)行正常，后發(fā)現(xiàn)振值仍然出現(xiàn)波動(dòng)。

2）高速軸的軸向間隙（竄量）大。通過軸承的復(fù)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，高速軸的軸向間隙（竄量）比要求值大了0.1 mm，須進(jìn)行調(diào)整。拆卸葉輪側(cè)軸瓦進(jìn)行調(diào)整，由于軸瓦調(diào)整墊環(huán)沒有調(diào)整余量，將軸瓦調(diào)整墊環(huán)精磨0.1 mm。

3）低速軸非驅(qū)動(dòng)端徑向間隙達(dá)上限。從軸承復(fù)查數(shù)據(jù)分析，低速軸非驅(qū)動(dòng)端徑向間隙已達(dá)上限，對(duì)所有軸承進(jìn)行拆檢調(diào)整。大仙軸承和齒上有亮點(diǎn)等，對(duì)軸承磨損的亮點(diǎn)、高點(diǎn)、劃痕處進(jìn)行研砂處理，對(duì)大齒輪所有齒進(jìn)行檢查、高點(diǎn)進(jìn)行修整。

4）高速軸軸承推力瓦塊有輕微磨損的亮點(diǎn)。對(duì)高速軸軸承進(jìn)行拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)推力瓦塊有輕微磨損的亮點(diǎn)，對(duì)亮點(diǎn)處進(jìn)行打磨修正，對(duì)軸上的磨痕進(jìn)行打磨修正。

5）小齒輪葉輪側(cè)和非葉輪側(cè)徑向間隙超標(biāo)。抬軸法和壓鉛絲法測得小齒輪葉輪側(cè)和非葉輪側(cè)徑向間隙均超出要求數(shù)值。要求數(shù)據(jù)為0.12～0.162 mm，實(shí)測數(shù)據(jù)兩側(cè)間隙為0.20 mm 和0.18 mm，用壓鉛絲法來測得小齒輪支撐軸承葉輪和非葉輪側(cè)瓦背過盈為0.02 mm，要求數(shù)據(jù)為0～0.02 mm，在范圍內(nèi)，小齒輪西側(cè)加0.03 mm 不銹鋼皮，大齒輪東側(cè)支推軸承加0.03 mm 錫紙，大齒輪西側(cè)支撐軸承加0.05 mm 銅皮。在拆檢瓦塊過程中發(fā)現(xiàn)非葉輪側(cè)3#瓦背后加有0.13 mm（實(shí)測）不銹鋼皮，1#和2#瓦背后加有0.03 mm 不銹鋼皮，其余瓦塊未加，且瓦塊未按照順序安裝（未進(jìn)行調(diào)整）。由于K1301B 長時(shí)間運(yùn)行，瓦塊磨損有間隙，把瓦背所加鋼皮去掉，將5 塊瓦按順序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)一圈，并以壓鉛絲法來測得瓦背緊力，從而對(duì)按所測的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整（瓦背加不銹鋼皮），現(xiàn)2#和3#瓦背后加有0.03 mm 不銹鋼皮，1#瓦背后加有0.13 mm 不銹鋼皮。

以上問題處理完后開始整體回裝并進(jìn)行試機(jī)，但在開車中因振動(dòng)大跳車，后再次進(jìn)行復(fù)查，通過對(duì)軸承瓦塊檢查，未發(fā)現(xiàn)異常情況；對(duì)軸承間隙的復(fù)查發(fā)現(xiàn)，高速軸徑向間隙均高于設(shè)計(jì)值，高速軸葉輪側(cè)軸承過盈量偏大，設(shè)計(jì)值為0～0.02 mm，實(shí)測為0.056 mm；對(duì)高速軸軸承間隙進(jìn)行調(diào)整，對(duì)上側(cè)瓦塊背部增加調(diào)整墊片，葉輪側(cè)軸承最上側(cè)瓦塊加0.03 mm 調(diào)整墊，非葉輪側(cè)軸承最上側(cè)瓦塊加0.02 mm 調(diào)整墊，對(duì)葉輪側(cè)下瓦塊側(cè)隙加0.05 mm的調(diào)整墊圈，對(duì)齒輪嚙合情況進(jìn)行檢查，嚙合間隙0.44 mm，并對(duì)齒輪嚙合情況涂紅丹粉進(jìn)行檢查，齒輪嚙合情況正常。

6）干氣密封及高速軸、葉輪動(dòng)平衡檢查。干氣密封拆裝由廠家進(jìn)行完成，使用時(shí)無異常，但為保證下一個(gè)運(yùn)行周期的正常使用，將其返廠進(jìn)行檢查、檢測、修復(fù)、保養(yǎng)。同時(shí)將高速軸、葉輪進(jìn)行返廠做動(dòng)平衡，動(dòng)平衡結(jié)果良好。

3 問題發(fā)生的原因及解決方法

在最近的一次停車檢修期間，重新對(duì)壓縮機(jī)組進(jìn)行軸承箱檢查，檢查內(nèi)容及問題如下：

1）對(duì)齒輪嚙合情況進(jìn)行檢查，齒輪嚙合情況正常。

2）拆檢時(shí)發(fā)現(xiàn)非葉輪側(cè)徑向軸承油封無固定螺釘（見圖2 左），油擋可能存在擺動(dòng)現(xiàn)象，迫使瓦塊擺動(dòng)，影響振值的平穩(wěn)，在安裝時(shí)對(duì)其全部補(bǔ)齊。

3）發(fā)現(xiàn)葉輪側(cè)梳齒密封有磨損（見圖2 右），有滲油現(xiàn)象，對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

圖2 無固定螺栓的油擋及磨損的梳齒密封

4）在進(jìn)行軸承的檢查時(shí)，經(jīng)過與圖紙的對(duì)比，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向、原始設(shè)計(jì)圖、原始安裝備件編碼判斷，發(fā)現(xiàn)高速軸葉輪側(cè)與非葉輪側(cè)整副軸承裝反，只因兩個(gè)支推軸承型形狀、大小全部一樣，不容易進(jìn)行辨別，但標(biāo)注型號(hào)和旋轉(zhuǎn)方向不一，造成兩側(cè)軸承安裝錯(cuò)誤，此問題為引起機(jī)組振值波動(dòng)的主要原因之一，懷疑為前期檢修時(shí)遺留問題。

5）對(duì)每副可傾瓦瓦塊厚度進(jìn)行檢查，每組瓦塊厚度不一致，最大差值在0.18 mm，為保證徑向間隙對(duì)瓦塊厚度進(jìn)行調(diào)整。對(duì)可傾瓦塊進(jìn)行拆檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)瓦塊遮擋上油孔，經(jīng)過檢查后確認(rèn)瓦塊裝反，軸在瓦上的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)該如圖3 所示，根據(jù)瓦塊遮擋上油孔、瓦塊進(jìn)油傾斜角度（從大到?。?，確定軸與瓦塊的旋轉(zhuǎn)方向，對(duì)瓦塊進(jìn)行角度調(diào)整。

圖3 調(diào)整前后的瓦塊和角度

6）可傾瓦油擋探頭孔過多(4 個(gè))且未裝探頭，造成回油過快油壓低，影響油膜，更換新瓦塊油擋，從新打孔并插入探頭固定，如圖5 所示。

圖4 更換前、后的油擋

對(duì)發(fā)現(xiàn)的所有問題處理完畢后，將所有數(shù)據(jù)調(diào)至正常范圍內(nèi)，如表1 所示，此次壓縮機(jī)開車后正常運(yùn)行，高速軸未再出現(xiàn)波動(dòng)。

表1 軸承間隙數(shù)據(jù)表

4 結(jié)論

1）激冷氣壓縮機(jī)的振動(dòng)波動(dòng)，不僅僅與軸承有關(guān)，更與工況及運(yùn)行狀況有著很大關(guān)聯(lián)，積灰和結(jié)垢層、入口過濾器的完好等各方面的異常都可造成激冷氣壓縮機(jī)軸振動(dòng)增大。

2）葉輪上積灰不均勻，破壞葉輪和軸的動(dòng)平衡，也會(huì)造成壓縮機(jī)振動(dòng)波動(dòng)，必須保證工況的穩(wěn)定，利用短停時(shí)間對(duì)葉輪進(jìn)行頻繁清理，避免葉輪結(jié)垢、積灰等。

3）入口過濾器也影響著壓縮機(jī)的振動(dòng)，必須保證入口過濾器的完好性，才能保證機(jī)組的正常運(yùn)行。

4）兩個(gè)支推軸承大小、形狀、外觀等一樣，未根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向、原始設(shè)計(jì)圖、原始安裝備件編碼等進(jìn)行判斷，造成葉輪側(cè)與非葉輪側(cè)裝反，是壓縮機(jī)高速軸振動(dòng)的主要原因之一，在壓縮機(jī)軸承回裝時(shí)，必須嚴(yán)格確認(rèn)軸承的裝配是否正確。

5）壓縮機(jī)的振動(dòng)波動(dòng)原因，主要來源于檢修時(shí)的錯(cuò)誤裝配，可傾瓦塊裝反、瓦塊遮擋上油孔、油擋無固定螺絲、瓦塊厚度差異太大、探頭開孔過多或未裝探頭等，都會(huì)導(dǎo)致軸的振動(dòng)異常，在壓縮機(jī)組的檢修時(shí)，必須按照規(guī)程對(duì)其進(jìn)行檢修，確保各項(xiàng)裝配一致，避免裝配錯(cuò)誤。