往復(fù)壓縮機止推環(huán)超溫故障分析與處理

何 峰

（中國石油化工股份有限公司滄州分公司，河北 滄州 061000）

往復(fù)壓縮機止推環(huán)超溫故障分析與處理

何 峰

（中國石油化工股份有限公司滄州分公司，河北 滄州 061000）

針對S-Zorb催化汽油吸附脫硫裝置循環(huán)氫壓縮機止推環(huán)過熱超溫故障，從機組安裝存在的問題及磨損情況進行分析，指出主要原因是由于電機軸在環(huán)境溫度升高時軸熱膨脹量增大，使得止推環(huán)受力磨損。通過調(diào)整電機軸的安裝位置，解決了止推環(huán)超溫的問題。

止推環(huán)超溫；往復(fù)式壓縮機故障；超溫

一、機組概況及支撐情況

滄州分公司煉油二部S-Z orb裝置循環(huán)氫壓縮機為江陰開益特種壓縮機有限公司生產(chǎn)，型號為D W-7.2/25.782-38.151，該機組壓縮機部分采用整體撬裝單層布置，對稱平衡型往復(fù)式，兩列兩缸一級壓縮，氣缸為臥式雙作用。氣缸進、排氣口均按上進、下出布置。該機組2009年1月份安裝并投入運行，電機采用滾動軸承（軸伸端N U 230+6230，非軸伸端N U 228），功率220k W，結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。

圖1

二、故障現(xiàn)象

2.10年5月1日17：03，S-Zorb裝置DCS顯示循環(huán)氫壓縮機K101A軸承溫度突然升高，聯(lián)軸器端主軸承超溫報警已達到75℃，并且溫度仍在急劇升高。值班人員與當班操作工迅速趕到現(xiàn)場，循環(huán)氫壓縮機K101A機身呼吸閥已經(jīng)冒出濃煙，現(xiàn)場檢查機組潤滑油正常，迅速啟動備用機組，停運K101A。通過調(diào)取軸溫歷史曲線,在事件處理過程中，該軸承溫度最高達到94℃。

待機組冷卻正常后，解體檢查發(fā)現(xiàn)：機組聯(lián)軸器側(cè)曲軸軸向定位銅環(huán)磨損嚴重（圖2），曲軸相應(yīng)部位有摩擦過熱痕跡（圖3），其他機組配件情況正常，機組潤滑油系統(tǒng)正常，不存在缺油或壓力不足現(xiàn)象。

圖2

圖3

三、事故原因及失效分析

（1）機組該部位軸向間隙為0.26mm，電機軸向竄動量1mm。壓縮機與電機軸為剛性聯(lián)軸器連接，無間隙；經(jīng)查，機組在安裝過程中電機軸的間隙并沒有處于其機械中心，而是通過電機單機試運測量磁力中心后，按照估測的電機工作中心進行安裝。實際安裝位置是電機軸靠近自由端偏中心約0.3mm。圖4是電機安裝的示意圖。

圖4

（2）故障發(fā)生前的4月30日氣溫為13℃，氣溫急劇上漲，上漲幅度達到16℃。作為支撐的混凝土基礎(chǔ)也會受到環(huán)境的影響熱脹冷縮，但由于基礎(chǔ)處于地表外熱層，溫度變化主要受太陽輻射和環(huán)境溫度的影響。機組設(shè)有廠棚，因此基礎(chǔ)受太陽輻射升溫的幅度不大。混凝土導(dǎo)熱系數(shù)為0.417×10-3k/（cm·s·℃），45#鋼導(dǎo)熱系數(shù)為0.115k/（cm·s·℃）。兩者相差360倍。基礎(chǔ)埋于地下受環(huán)境影響較小且存在明顯的滯后。為便于計算可忽略混凝土在一天之內(nèi)的熱膨脹。

電機軸長約2m，壓縮機軸約1m，材質(zhì)為45#鋼，膨脹系數(shù)按表1查得11.59×10-6，ΔL可由公式（1）求得：

式中：L——金屬長度，mm；

ΔT——溫差，℃；

K——熱膨脹系數(shù)。

ΔL=3000×16×11.59×10-6≈0.556mm，當氣溫升高軸膨脹0.33mm時，電機軸受膨脹使自由端至軸承死點，聯(lián)軸器端則推動曲軸緊貼聯(lián)軸器側(cè)曲軸定位環(huán)，隨著溫度繼續(xù)升高施加較大推力，致使機組曲軸與曲軸軸向定位止推環(huán)軸向間隙減小并產(chǎn)生嚴重摩擦，最終定位環(huán)磨損、軸承超溫、潤滑油過熱冒煙。

表1 45號鋼熱膨脹系數(shù)對照表

四、采取措施

首先，K101A要更換新止推環(huán)，重新調(diào)整軸向間隙，將聯(lián)軸器墊片由0.5mm減至0.2mm。電機軸處于機械中心，有0.63mm的自由膨脹間隙，可以在環(huán)境溫度變化較大時，最大限度的避免止推環(huán)的磨損、超溫。其次，同期安裝的其它機組進行檢查，舉一反三進行整改。

五、結(jié)語

第一，機組基礎(chǔ)熱膨脹系數(shù)與電機軸相近，因此當機組由冬季運行至夏季溫度緩慢升高過程中，電機軸與基礎(chǔ)同步膨脹。不會造成由于軸伸長而磨損止推環(huán)的故障。通過以上分析可以看出，短期內(nèi)溫差對軸系膨脹的影響是造成機組止推環(huán)超溫的直接原因。

第二，該機組電機軸承所采用的是滾動軸承，相對于滑動軸承而言軸向間隙小，在產(chǎn)品設(shè)計過程應(yīng)充分考慮如何吸收溫度變化造成的伸縮量，通過改變聯(lián)軸器形式、適當增加壓縮機曲軸軸向間隙等方案進行優(yōu)化。

第三，機組安裝過程應(yīng)按照隨機說明進行，對于采用滾動軸承的電機，本身軸向間隙很小，通過現(xiàn)有的方法測量電機的磁力中心是不精確的，可以通過調(diào)整聯(lián)軸器中間墊和電機底座使壓縮機曲軸和電機軸均處于各自的機械中心。

[1]馬慶芳等.實用熱物理性質(zhì)手冊[M].中國農(nóng)業(yè)機械出版社.

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1671-0711（2016）05-0068-02