增壓機止推軸承溫度高的原因分析及處理措施

吳浩民 龔浩龍

摘 要：本文介紹了某工廠甲醇二套空分機組增壓機止推軸承溫度高的原因分析及處理措施，通過對推力瓦塊的更換研磨及對汽輪機靜電刷的更換，有效地降低了推力瓦的運行溫度，避免停車造成企業經濟損失。通過對推力瓦的處理，使我們積累了檢維修經驗，為后續不同類型的機組檢修提供技術參考依據，提高檢修效率，降低檢修成本。

關鍵詞：推力軸承 推力盤 推力瓦 檢修方法

中圖分類號：TH45 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（b）-0088-02

1 設備概況

空分裝置的主要任務是為氣化工段提供工業氧氣，為全廠提供合格的氮氣及儀表、工廠空氣。該套裝置機組部分由中國陜西鼓風機（集團）有限公司設計制造的RBZ45-2+2+3離心壓縮機組，增壓機軸功率為13965kW，轉速11781rpm，出口壓力7.2MPa。

甲醇二套空分裝置增壓機2017年8月27日檢修完成后試車正常，經過一年多的穩定運行，于2018年9月增壓機推力瓦溫度突然升高，由先前的90℃增長至110℃，隨即停車進行搶修工作。在排查過程中遇到了關于推力間隙調整及推力瓦檢查更換的技術問題，積累了一定的經驗，在這里與大家一起探討。

2 原因分析及檢修處理措施

2.1 推力瓦溫度高原因分析

（1）推力瓦殼螺栓緊固受力不均，推力瓦殼上下部分錯位，推力瓦各瓦塊受力不均勻導致磨損。

（2）推力瓦瓦殼定位銷加工偏差較大，定位銷安裝的松、緊程度造成推力瓦上下部分瓦殼錯位，在此次搶修推力間隙測量中，定位銷的安裝引起推力間隙變化，經過多次安裝、測量，最終確定推力瓦間隙值。

（3）根據推力瓦軸承座結構分析，推力瓦座上下部分非整體剖開加工，非整體加工存在的加工偏差較大，并且下半部分殼體為焊接，可能造成與轉子位置公差較大，影響推力瓦接觸情況。

（4）溫度測量存在誤差，軸承溫度測量系統異常。例如溫度測量探頭損壞、溫度測量后補償方法或標準不統一、安裝不正確、溫度補償系統受外界干擾等，都會使測溫產生誤差。

（5）潤滑油溫度高或者油壓低造成止推軸承瓦塊溫度高。潤滑油壓力降低或進油管堵塞，進入推力軸承的油量逐漸減少，這樣就不可能在推力盤與工作面之間建立良好的油膜，使止推軸承出現異常，導致推力瓦溫度升高。

（6）若潤滑油油質不純或因時間太長等原因變質，則潤滑油膜不易形成，以致燒瓦。如果使用的潤滑油黏度太低，推力瓦和推力盤之間油膜厚度值太小，而潤滑油中的金屬雜質顆粒過大，金屬顆粒的外形尺寸在數值上大于最小油膜厚度時，顆粒隨潤滑油通過最小油膜厚度處時，就像造成金屬接觸，引起推力瓦溫度升高，甚至嚴重時就會損壞推力瓦。

（7）靜電對推力瓦的影響，推力瓦塊與推力盤間隙為0.40～0.50mm，當產生靜電腐蝕后，瓦塊表面出現了麻點，推力盤相對推力瓦徑向旋轉運動時，摩擦阻力增大，發熱量增大，油膜遭到破壞，油膜相互摩擦產生的熱量迅速增加，由于推力盤和推力瓦之間間隙太小，在推力盤和推力瓦之間的進油量有限，隨著機組負荷的變化，推力盤和推力瓦之間的間隙也回來會變動，潤滑油帶走的熱量不足以將產生的熱量帶走，推力瓦塊的溫度會緩慢上升。通過觀察推力瓦塊（圖1）、推力盤磨損情況，推力瓦塊磨損呈斜面，上下瓦塊厚度相差1mm左右。瓦塊、推力盤磨損面呈現淺灰色已失去金屬光澤，表面成暗灰色且有積碳，毛面與加工面有一條明顯的分界線。由此判斷推力瓦塊磨損不是推力盤與瓦塊直接接觸的磨損痕跡，正常磨損應該有燒灼發藍痕跡。懷疑是接地電刷磨損引起靜電無法釋放，隨即拆檢汽輪機接地電刷，電刷金屬絲幾乎磨光，電刷基本無法起到釋放靜電的作用。

為進一步驗證上述推斷，將磨損瓦塊拿至實驗室放大50倍下查看，發現瓦塊表面布滿蜂窩狀凹坑，凹坑雜亂和拖尾痕跡，磨損面與非磨損面有明顯的差異，因此更加認為瓦塊的磨損痕跡可能和電化學腐蝕有關，如圖2、圖3所示。

轉子帶電有兩種可能，一是外界電負荷引入，二是轉子自身在旋轉過程中產生電負荷。轉子在旋轉過程中相對獨立，第一種可能顯然不存在。從圖2、圖3看出，推力 瓦塊表面凹坑可能是靜電灼傷形成的點蝕坑（不是磨損痕跡）。

對于凝汽式汽輪機，當大量水滴經過高速旋轉的葉片時，會在葉片上產生靜電聚集，空分機組汽輪機為杭州汽輪機制造股份有限公司生產的凝汽式汽輪機，排氣壓力為0.011MPa，排氣溫度為：65℃，在如此低的排氣溫度和壓力下，絕大多數蒸汽已冷凝成水滴，小水滴在高速旋轉的葉片產生沖刷，引起摩擦靜電，產生的靜電會聚集，通過安裝在汽輪機高壓側軸承箱與軸接觸的電刷及電刷導線導入地下，如果電刷失效或斷開，靜電會在轉子上越聚越多，轉子和大地之間的電勢會越來越高，由此傳給增壓機，增壓機推力盤和推力瓦油膜不穩定，瞬間有分離的現象，軸承座與大地相連接為零點電勢，推力盤位于轉子上則為高電勢，兩者之間產生了電勢差，從而產生了電場，產生了火花放點，放電時電子向低電勢流動轟擊推力瓦，正離子流轟擊推力盤，電能轉化為動能，最后轟擊推力盤和推力瓦轉化為熱能，使推力瓦和推力盤處放點金屬微粒迅速熔化甚至氣化，由于推力盤和推力瓦塊之間距離很小，因此這一過程時間很短，具有爆炸性質，爆炸力將融化的金屬顆粒拋離放電表面，金屬顆粒被潤滑油迅速冷卻、凝固續而從間隙中沖走，每次放電后，在放電表面形成一個凹坑，隨著放電的不斷進行，無數的凹坑將出現在推力瓦塊表面上形成，導致推力瓦塊及推力盤表面產生麻點。

2.2 處理措施

（1）更換增壓機所有的推力瓦塊，檢查推力盤的瓢偏度，同組瓦塊的厚度要逐個進行測量，所有瓦塊厚度偏差≤0.02mm，由于轉子推力盤有麻點，故對推力盤表面使用油石、研磨砂進行打磨拋光修復處理。

（2）檢查推力瓦塊與推力盤之間的接觸面積，對接觸面積不合要求的瓦塊進行研磨處理，使其接觸面積達到80%以上。

（3）對推力軸承進行安裝，使其推力間隙控制在0.43～0.45mm之間，標準值為：0.40～0.50mm。

（4）緊固螺栓時，由同一檢修人員進行緊固，避免多人緊固造成的螺栓受力不均，今后在有條件的情況下逐步使用力矩扳手進行拆裝，保證螺栓緊固受力均勻。

（5）拆卸定位銷時采用拔銷器等專用工具進行拆卸，以保證定位銷的完好性，制作定位銷專用存放設施，對每個銷子進行標記（或者使用電刻筆對銷子進行永久性標記），確保銷子與銷孔的一一對應。

（6）增壓機整體大修時，借用測量工具核實轉子與軸承座的同心度，根據核實情況制定軸承座調整方案。

（7）對接地電刷進行更換，使靜電及時導出。建議工藝車間聯系儀表定期用萬用表對電刷的接地線路進行檢查，確保接電線路良好，檢查前用頂起螺釘把電刷抬起，使電刷與軸脫離。對電刷盒內的位置指針進行監控，當位置指針指到“更換”位置時，應及時更換電刷，電刷更換后要用頂起螺釘檢查電刷臂是否活動自如，以保證電刷磨損后的補償。確保電刷及整條接地線與機組殼體絕緣，以防止形成電流回路。為了減少感抗，接地線應短且直。

3 結語

經過本次檢修，增壓機止推軸承溫度明顯下降，滿負荷運行時，溫度為85℃，有效地解決了止推軸承溫度高的問題。再次也使我們掌握了對增壓機止推軸承的檢修方法，同時積累了寶貴的檢修經驗，為以后的檢修提供參考依據。

參考文獻

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