壓縮機(jī)推力軸承故障機(jī)理研究

李運(yùn)祥

摘 要：對(duì)于離心壓縮機(jī)而言，其結(jié)構(gòu)是非常簡(jiǎn)單的，不但擁有很大的輸氣量，還有很高的運(yùn)行效率，被廣泛運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域中，比如制冷及石油行業(yè)等。但是其也極易出現(xiàn)故障問(wèn)題，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)推力軸承故障，這將嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的有序運(yùn)行，因此應(yīng)強(qiáng)化對(duì)故障機(jī)理的研究，找出故障問(wèn)題的成因，并運(yùn)用針對(duì)性措施進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的健康運(yùn)行?；诖?，文章首先分析了壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括定子結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)這兩方面。接著探討了常見(jiàn)的故障問(wèn)題，包括支撐軸承溫度偏高、推力軸承溫度偏高、軸位移過(guò)大、軸振動(dòng)超標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，還探討了有關(guān)的解決措施，希望能為有關(guān)人員提供借鑒。

關(guān)鍵詞：推力軸承;離心壓縮機(jī);故障機(jī)理

中圖分類號(hào)：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）10-008-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.004

針對(duì)離心壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，其多級(jí)式操作原理有利于全面增強(qiáng)處理能力及效率，可以實(shí)現(xiàn)多種工藝的有序運(yùn)行?；陂L(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，在一些結(jié)構(gòu)中極易出現(xiàn)故障問(wèn)題。其中，比較普遍的故障就是軸承故障，其影響也非常大。因此，有必要強(qiáng)化相關(guān)方面的研究工作，唯有如此，才能有效減少故障出現(xiàn)的幾率，減少故障造成的影響。

1 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)分析

1.1 定子結(jié)構(gòu)

就離心壓縮機(jī)而言，其結(jié)構(gòu)分為兩部分，一部分是定子結(jié)構(gòu)，另一部分為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。在這之中，定子部分又劃分成多個(gè)部分，如機(jī)殼及軸承等。針對(duì)機(jī)殼部分來(lái)說(shuō)，一般情況下都是借助鑄鋼及鑄鐵材料來(lái)完成的;從目前的離心壓縮機(jī)來(lái)看，其機(jī)殼使用的材料及技術(shù)，一般都是碳鋼型材通過(guò)焊接的方式實(shí)現(xiàn)的，但是在選取材料的過(guò)程中，還應(yīng)結(jié)合壓縮機(jī)承受的壓力及介質(zhì)狀況來(lái)完成。

針對(duì)隔板部分來(lái)說(shuō)，在壓縮機(jī)中，其屬于葉輪隔離裝置，在葉輪中可以產(chǎn)生連續(xù)性流道，對(duì)于鄰近的隔板，還能在相鄰面上產(chǎn)生擴(kuò)壓器通道。在擴(kuò)壓器中，該結(jié)構(gòu)有利于葉輪出口氣體實(shí)現(xiàn)動(dòng)能壓力轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)其功能性特征[1]。

對(duì)于密封部分來(lái)說(shuō)，其分為級(jí)間密封及軸端密封兩種形式。就級(jí)間密封來(lái)看，其一般都是通過(guò)迷宮的模式，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)中每一級(jí)氣體之間的回流，避免出現(xiàn)串氣現(xiàn)象。對(duì)于軸端密封模式來(lái)說(shuō)，其可選空間較多，能夠結(jié)合不同的的密封需求，選取相應(yīng)的密封模式，比如干氣密封及迷宮密封等模式。

對(duì)于軸承部分來(lái)說(shuō)，在離心壓縮機(jī)中，其是非常關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，一般會(huì)用到兩類軸承，依次為支撐及推力軸承。就支撐軸承而言，不但可以承受轉(zhuǎn)子重量，還能承受別的徑向附加力，使轉(zhuǎn)子可以一直同氣缸相適應(yīng)，且維持相應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。在支撐類軸承中，目前運(yùn)用比較普遍的就是可傾瓦塊軸承。其由兩部分構(gòu)成，第一部分為可傾瓦塊，第二部分為軸承體，能夠跟隨轉(zhuǎn)速及載荷變化進(jìn)行擺動(dòng)。同時(shí)，在軸徑附近產(chǎn)生的油膜壓力，還同中心存在一定的指向性，能夠確保軸承的穩(wěn)定運(yùn)行。就推力軸承來(lái)說(shuō)，其可以接受轉(zhuǎn)子剩下的軸向力，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)子軸線竄動(dòng)進(jìn)行科學(xué)控制，其中運(yùn)用比較普遍的有米歇爾推力軸承等。

1.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

就轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來(lái)看，其構(gòu)成部分也非常多，比如主軸及平衡盤等。從主軸部分來(lái)看，其應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠科學(xué)傳遞機(jī)械功率。從葉輪部分來(lái)看，其包含多種多樣的形式，比如半開(kāi)式葉輪等。葉輪可以對(duì)介子氣做功，對(duì)于大型空機(jī)組來(lái)說(shuō)，其中普遍運(yùn)用的就是閉式葉輪，比如首級(jí)葉輪等。

就軸套部分來(lái)講，其應(yīng)在主軸上熱裝，能夠?qū)θ~輪及主軸進(jìn)行固定及保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)較好的導(dǎo)流效果。同時(shí)，其還可以有效防止氣流沖刷對(duì)主軸造成影響，也可以避免同密封部分產(chǎn)生刮碰現(xiàn)象。

針對(duì)平衡盤部分來(lái)說(shuō)，其是進(jìn)行平衡的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，能夠?qū)Ω骷?jí)葉輪兩端產(chǎn)生的作用力進(jìn)行平衡，利用兩端生成的氣體壓力差來(lái)達(dá)到平衡的目的[2]。就多級(jí)離心壓縮機(jī)而言，若是葉輪兩端的氣體不能實(shí)現(xiàn)作用力的平衡，那么轉(zhuǎn)子將極易被低壓端合力所影響，也可以說(shuō)是被軸向力影響。

對(duì)于軸向力來(lái)說(shuō)，其會(huì)讓轉(zhuǎn)子朝著相同的方向竄動(dòng)，生成一定的推動(dòng)力。如果軸向力比較大，轉(zhuǎn)子就會(huì)同機(jī)殼產(chǎn)生一定的碰撞，導(dǎo)致運(yùn)行存在問(wèn)題，對(duì)此就需要借助平衡盤對(duì)軸向力進(jìn)行平衡。一般來(lái)講，把平衡盤放置在主軸上，可以起到一定的平衡作用，剩下的軸向力一般都由軸承負(fù)責(zé)平衡。

就推力盤部分來(lái)看，其能夠把平衡盤余下的軸向力全都交由推力軸承來(lái)承擔(dān)。對(duì)于聯(lián)軸器部分來(lái)看，其能夠?qū)⒃瓌?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子同壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行有效連接，不但能對(duì)功率進(jìn)行傳遞，還能對(duì)扭矩進(jìn)行傳遞。就離心壓縮機(jī)而言，其中運(yùn)用較為普遍的為膜片連軸器，其可以對(duì)兩軸的位移提供補(bǔ)償能力，有利于減少潤(rùn)滑操作問(wèn)題發(fā)生。

2 常見(jiàn)故障與有關(guān)處理措施

就離心壓縮機(jī)而言，造成其推力軸承出現(xiàn)故障的原因是多方面的。文章對(duì)其推力軸承的運(yùn)行狀況進(jìn)行了分析，根據(jù)故障發(fā)生的情況，將其劃分成以下四部分，包括支撐軸承溫度偏高、推力軸承溫度偏高、軸位移過(guò)大、軸振動(dòng)超標(biāo)。然后，根據(jù)不同的故障成因分析，探討了有關(guān)的解決對(duì)策，以利于更好地掌握故障機(jī)理，使處理對(duì)策的運(yùn)用變得更為合理，希望能為有關(guān)人士提供借鑒。

2.1 支撐軸承溫度偏高

若是軸瓦之間的距離比較小，那么支撐軸承的溫度就有可能增加，存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)調(diào)整軸瓦間隙，有利于達(dá)到良好的防范效果。若是瓦塊表面有裂縫等現(xiàn)象，將很容易引起支撐軸承溫度增加，應(yīng)通過(guò)巴氏合金對(duì)其進(jìn)行重新澆筑，以減少裂縫等現(xiàn)象發(fā)生。

若是軸瓦的設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，缺乏科學(xué)性，就會(huì)促使瓦塊超負(fù)荷運(yùn)行，這個(gè)時(shí)候應(yīng)對(duì)軸瓦結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以提升其負(fù)荷能力。如果振動(dòng)值長(zhǎng)時(shí)間都很高，這會(huì)導(dǎo)致軸瓦的損耗越來(lái)越多，對(duì)軸瓦的運(yùn)行功能造成一定的影響，應(yīng)科學(xué)處理其振動(dòng)問(wèn)題，確保軸系的健康運(yùn)行。

若是潤(rùn)滑油中存在水及別的雜質(zhì)，就將對(duì)軸徑及軸瓦造成影響，破壞二者間的液體摩擦。應(yīng)定期對(duì)潤(rùn)滑油開(kāi)展質(zhì)量檢驗(yàn)工作，針對(duì)存在問(wèn)題的潤(rùn)滑油，應(yīng)第一時(shí)間進(jìn)行更換，同時(shí)做好軸徑及軸瓦的清潔工作[3]。

在進(jìn)油過(guò)程中，應(yīng)對(duì)油溫及壓力加以重視，確保油溫不會(huì)過(guò)高，壓力不會(huì)過(guò)低。如果想對(duì)進(jìn)油壓力進(jìn)行調(diào)整，可通過(guò)增加冷卻水用量的方式完成，同時(shí)對(duì)進(jìn)油通道開(kāi)展檢查工作。若是出現(xiàn)回油不暢的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)軸承箱開(kāi)展檢查工作，對(duì)阻塞問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)處理。

2.2 推力軸承溫度偏高

若是推力軸承沒(méi)有安裝好，推力功能就將無(wú)法有效運(yùn)行，應(yīng)將推力軸承拆解掉，然后重新進(jìn)行安裝。如果軸向力偏大，將使推力軸承的負(fù)荷越來(lái)越大，進(jìn)而導(dǎo)致溫度偏高。應(yīng)對(duì)軸向力開(kāi)展二次核算，結(jié)合核算的結(jié)果，運(yùn)用針對(duì)性措施對(duì)軸向力進(jìn)行調(diào)整，可通過(guò)增大平衡盤等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

若是級(jí)間密封部分遭到破壞，那么密封功能也會(huì)喪失。應(yīng)強(qiáng)化對(duì)級(jí)間密封的檢查工作，針對(duì)存在問(wèn)題的密封進(jìn)行更換，找出密封出現(xiàn)問(wèn)題的原因，然后加以科學(xué)處理。若是平衡管出現(xiàn)堵塞問(wèn)題，會(huì)因?yàn)樨?fù)腔存在一定的壓力，使平衡盤無(wú)法進(jìn)行科學(xué)的排泄，從而削弱平衡盤的作用。因此，應(yīng)強(qiáng)化平衡管的檢查工作，有效解決堵塞問(wèn)題。

2.3 軸位移過(guò)大

就壓縮機(jī)而言，若是發(fā)生喘振現(xiàn)象，將會(huì)使其出口壓力產(chǎn)生較大的變化，進(jìn)而會(huì)促使轉(zhuǎn)子形成軸向傳動(dòng)，應(yīng)強(qiáng)化喘振問(wèn)題排查并解決問(wèn)題。若是離心壓縮機(jī)中未有效控制每一部分的結(jié)構(gòu)壓力，將致使其軸承負(fù)荷壓力產(chǎn)生較大的變化，應(yīng)全面確保離心壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)壓力穩(wěn)定，科學(xué)調(diào)整工藝參數(shù)。若是軸位移零件在安裝方面存在問(wèn)題，或是儀表運(yùn)行時(shí)存在問(wèn)題，都將引起軸位移偏大的狀況。應(yīng)開(kāi)展零件安裝檢查，并對(duì)儀表線路開(kāi)展檢查，針對(duì)問(wèn)題部件進(jìn)行更換。如果位移盤出現(xiàn)較大的跳動(dòng)，也會(huì)使軸位移偏大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整位移盤，并對(duì)其加固處理，把跳動(dòng)范圍掌控在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

2.4 軸振動(dòng)超標(biāo)

如果軸瓦之間的縫隙比較大，或是瓦背不夠緊，都將會(huì)導(dǎo)致軸振動(dòng)比較大。應(yīng)強(qiáng)化相關(guān)檢查工作，針對(duì)軸瓦間隙及瓦背的緊力進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。若是基礎(chǔ)剛度比較差，會(huì)使緊固作用逐漸喪失，應(yīng)對(duì)底座地腳螺栓等部位實(shí)行檢查，針對(duì)松動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行有效處理。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)灌漿開(kāi)展質(zhì)量檢查，針對(duì)不充實(shí)及下沉現(xiàn)象，需通過(guò)針對(duì)性措施加以解決。

如果轉(zhuǎn)子出現(xiàn)失衡現(xiàn)象，將對(duì)軸振動(dòng)的穩(wěn)定性造成較大影響，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子質(zhì)量開(kāi)展檢查工作，檢查其有無(wú)腐蝕及變形等現(xiàn)象，并在第一時(shí)間落實(shí)維護(hù)及清理工作[4]。若是氣體出現(xiàn)激振現(xiàn)象，將導(dǎo)致旋流，當(dāng)密封間隙出現(xiàn)不均現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)促使壓力分布不均，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子失去平衡，引起軸振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題。特別是分子量及內(nèi)部壓力偏高等，這都是機(jī)組中普遍存在的現(xiàn)象，應(yīng)利用降低負(fù)荷的方式對(duì)軸振動(dòng)進(jìn)行穩(wěn)定，科學(xué)調(diào)整平衡盤密封及軸承結(jié)構(gòu)。如果管道出現(xiàn)較大的振動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)也產(chǎn)生很大的振動(dòng)，對(duì)軸承的穩(wěn)定性造成影響。應(yīng)強(qiáng)化對(duì)管道應(yīng)力的檢查工作，將管道振動(dòng)問(wèn)題徹底消除。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，就離心壓縮機(jī)而言，其被普遍運(yùn)用在社會(huì)生產(chǎn)中，屬于非常關(guān)鍵的機(jī)械，在多個(gè)領(lǐng)域中都有普遍的運(yùn)用，如石油化工及水利水電等。其所涉及的行業(yè)對(duì)連續(xù)性生產(chǎn)有著很高的要求，且伴隨社會(huì)的深入發(fā)展，對(duì)安全運(yùn)行也逐漸重視起來(lái)，壓縮機(jī)的故障機(jī)理也逐漸被人們重視，成為重要的研究對(duì)象。其推力軸承故障具有很大的復(fù)雜性，文章對(duì)其故障機(jī)理進(jìn)行了分析，有利于更好地了解故障的位置及成因。若是出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，比如支撐軸承溫度偏高、推力軸承溫度偏高、軸位移過(guò)大、軸振動(dòng)超標(biāo)等問(wèn)題，就可以迅速運(yùn)用針對(duì)性措施進(jìn)行處理，以確保離心壓縮機(jī)可以健康運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 段達(dá).離心壓縮機(jī)推力軸承故障機(jī)理分析[J].化學(xué)工程與裝備，2020（11）：205-206.

[2] 劉賓賓.離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性及軸位移故障防治關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2018.

[3] 劉賓賓.離心壓縮機(jī)軸位移故障機(jī)理研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2015.

[4] 辛爭(zhēng)秋.離心壓縮機(jī)推力軸承故障機(jī)理研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2011.