乙烯壓縮機軸瓦卡死原因分析及處理方案

梁 葉

（中化二建集團第三安裝工程有限公司，山西太原 030032）

0 引言

浙江石油化工有限公司4000 萬噸/年煉化一體化項目二期工程產品結構優化項目140 萬噸/年乙烯裝置三機中的乙烯壓縮機組（ERC）為雙缸五段水平剖分式多級離心壓縮機，由凝汽式蒸汽汽輪機驅動低壓缸（LP）和高壓缸（HP）2 個氣缸。低壓缸（LP）的型號為9H-7S。壓縮機徑向軸承采用可傾瓦式軸承，止推軸承采用雙作用自平衡型的可傾瓦軸承。本案例中軸瓦卡死的部位為低壓缸（LP）非軸伸端（NED）的下部軸瓦（圖1）。

1 軸瓦卡死的經過

如圖1 所示，干氣密封組件安裝完畢后進行下軸瓦回裝，需從軸頂將瓦放置后翻轉至下側，在翻轉時，軸瓦外殼與機殼稍微卡澀，拆除檢查未發現此處有異物進入，并測量各處尺寸，所有數據和尺寸都與圖紙一致。于是在廠家的指導下繼續加潤滑油的同時翻瓦，翻轉至2/3 處時，軸瓦徹底卡死，使用3 t 倒鏈和5 t千斤頂順軸瓦翻轉方向并一直加注潤滑油欲將軸瓦翻出，沒有效果。對于此情況，考慮如果繼續使用試探性的方法處理，可能會造成軸瓦損壞或軸劃傷等不可逆的風險發生。故停止一切操作，分析軸瓦卡死原因，并判斷軸瓦目前可能受損的情況。

圖1 軸瓦卡死部位

2 軸瓦組件卡死原因分析

依據現場軸瓦卡死部位分析軸瓦卡死的情況，推斷是由以下原因造成軸瓦卡死：①由于機組長時間靜置，機殼和軸瓦組件接觸部位材料變形導致粘結；②安裝時局部間隙太小，潤滑不足造成卡澀后，使用倒鏈和千斤頂拉拽造成局部卡死。

根據卡死原因推測軸瓦損傷情況：①軸瓦與軸滑動部位未損傷，軸瓦組件與機殼接觸部位粘連，若僅僅是這種情況，將軸瓦組件拆除，現場做簡單研磨、檢查、回裝即可；②軸瓦與軸滑動部位的合金有劃傷，這種情況需將軸瓦組件拆除，如果只是輕微劃傷現場做研刮、檢查、回裝，如果合金損傷嚴重，需將軸瓦和轉子返廠處理。無論哪種情況，為了減少后續工作對軸承組件和轉子的損傷風險，拆除低壓缸（LP）的大蓋，將轉子與軸承組件吊出后檢查和處理是最穩妥的辦法。

3 拆除方案的研究和探討

通過對軸瓦卡死事件的分析和探討，大蓋拆除后，將轉子和軸瓦組件拆除檢查作為最終實施方案，最大程度降低對轉子和軸瓦損傷的風險。設備廠家提出初步的拆除方案，需加工專用工具，將軸瓦組件使用專用工具固定到軸上，與轉子一起起吊（圖2）。研討發現該方案存在以下弊端：①如果按之前分析的軸瓦組件與下機殼粘連，由于粘連部位靠近轉子末端，在轉子起吊時，粘連處會以吊點為中心產生扭矩，在粘連部位分開時造成轉子瞬間傾斜，可能會造成轉子葉輪與隔板相撞；②需另加工專用工具并剛性連接，起吊操作要求高。

圖2 初步拆除方案

鑒于上述方案的弊端，結合以往同類型事件的處理方法，經過安裝公司與制造廠家、業主溝通和探討，做出最終拆除方案（圖3）。將上軸瓦和下軸瓦組件安裝到軸上，安裝現場使用現有材料制作一臺小型專用起重機，對軸瓦組件卡死部位局部施加向上的力，保持水平起吊轉子，待軸瓦組件與下機殼徹底分離后再將轉子吊出氣缸。

圖3 最終拆除方案

4 方案的實施

4.1 缸體加熱螺栓拆開

（1）準備需要的專用工具，如敲擊扳手、螺栓電加熱器、液壓扭矩扳手等。

（2）準備記錄螺栓加熱溫度和時長的表格，對每個螺栓進行編號，設置液壓扭矩扳手的液壓不超過70 MPa。

（3）螺栓拆卸：以壓縮機軸向中心線為中線，兩側同時從前往后依次加熱缸體密封螺栓，加熱溫度為75～90 ℃，加熱達到預計溫度后使用敲擊扳手和液壓扭矩扳手松動缸體密封螺栓（圖4）。松動螺栓前須標記好螺母擰緊的位置，在殼體和螺母上做出標記（圖5）。

圖4 缸蓋螺栓加熱

圖5 螺母標記

（4）螺栓松完后，按照松開的先后順序，整齊地將螺帽擺放到固定位置，方便回裝及保管。

（5）螺栓松動后未取下時需多松幾扣，防止螺栓在冷卻后收縮導致螺母再次鎖緊。

4.2 缸蓋起升導向桿安裝

（1）安裝導向桿的目的是缸蓋在起升時保護轉子，防止上缸蓋的隔板合金鋼鍍層與轉子相碰。

（2）在作業平臺上將導向桿組裝起來，檢查導向桿是否光滑，并涂抹潤滑劑。

（3）將導向桿安裝到要求位置，日本三菱的壓縮機缸蓋導向桿在左前端和右后端各安裝1 根（圖6）。

圖6 導向桿安裝位置

4.3 缸蓋起吊

（1）起吊前做好以下準備工作：①拆掉所有螺母；②使用壓縮空氣將螺絲及缸體上的雜物、灰塵清理干凈；③將頂絲清理干凈，涂抹潤滑劑；④準備好放置缸蓋和轉子的專用工裝，工裝上部與缸蓋和轉子接觸部位使用橡膠板隔離，避免損傷密封面和軸等精加工部位；⑤準備好密封缸蓋和下缸體的防塵覆蓋塑料布；⑥操作人員穿戴好連體工作衣，將工作衣內的手機、工具、量具等妥善保管或用繩子系到手腕、衣服上，防止掉落至缸體內。

（2）缸蓋起吊準備：①缸蓋重量25 t，吊裝前使用的吊索具需要計算無誤；②前支腿吊耳使用2 根10 t 吊帶，后支腿吊耳使用2 個10 t 手拉倒鏈，用于調整缸蓋起吊時的整體平衡；③使用頂絲試驗缸蓋是否能頂起。

（3）使用頂絲將殼體稍微頂起，利用鋼板尺檢查上下缸體密封面前后左右四個部位的間隙，確定上缸蓋是否平衡，調整手動倒鏈后，使缸蓋平穩起升20 mm，再次檢查上下缸體密封面的間隙，保證缸體平衡后再緩慢起吊。

（4）起吊過程中要時刻測量上下缸體密封面之間的間隙，保持上缸蓋平穩起升。

（5）待上缸蓋起升高度超出導向桿后，緩慢吊裝至可承受機殼總重量的專用工裝上。工裝上表面必須光滑并確認沒有雜質。

4.4 取出轉子

（1）取出轉子前需測量回流器隔板的密封環和軸套間隙，輪蓋和密封環間隙，軸封的間隙，徑向和軸向軸承間隙，并做好記錄。如果設備隨機資料里有記錄其他數據，在轉子拆除前均應測量并做好記錄。

（2）轉子的吊點必須按照隨機資料里的吊裝位置和程序執行，按圖紙尺寸找出轉子的重心，按隨機資料里要求的吊點吊裝（圖7）。

圖7 轉子重心、吊點及支撐點位置

（3）由于轉子拆出需要同時讓NDE 側瓦殼卡死部分分離，在拆除的時候壓縮機廠房的行車吊重顯示器顯示所吊重量與轉子加單側軸瓦重量一致時，使用圖3 的方案，在軸瓦殼粘連處施加向上的力。當行車吊重顯示器顯示所吊重量小于轉子加單側軸瓦重量時繼續起吊，使吊重顯示器的重量保持與轉子加單側軸瓦一致，緩慢將軸瓦粘連處分離，轉子吊裝實操見圖6。

（4）轉子拆除流程（圖8）：①卸下內部密封油供應管的C 形止動環，將拆卸器擰入并安裝到氣缸螺孔中，將氣缸抽出；②用專用吊索和手拉葫蘆將專用工具（轉子吊梁）固定在起重機吊鉤上，提升吊梁，用手拉葫蘆調節以保持水平位置，然后調節起重機位置將起重機吊鉤設在轉子重心，該過程必須緩慢進行，不停地在卡住的軸瓦處加入潤滑油；③將吊索圍繞轉子固定，需在轉子掛點處墊5 mm 厚橡膠板以保護轉子，并將吊索串鉤轉子吊梁上的孔；④提升轉子并移動至已架設好的轉子支架上，支架的支撐點須按照隨機資料或設備檢修手冊執行；⑤覆蓋機殼所有孔口以避免雜質侵入，與機殼相連的管口全部封堵避免雜質進入；⑥轉子吊裝前需特別注意干氣密封屬于易損部件，需提前拆除，在密封腔內裝入用棉白布包裹的木塊支撐轉子。

圖8 轉子拆除

4.5 軸瓦組件和氣缸下機殼處理

（1）吊出轉子后檢查粘連情況，在轉子支架上將軸瓦拆除。

（2）拆除后分析軸瓦及瓦座是否仍能使用，檢查軸是否有損壞，測量上下軸瓦座的直徑和圓度有無變形，測量瓦座與軸瓦滑道的配合尺寸，并做好測量記錄。

（3）將徑向瓦座粘連受損處使用什錦銼、砂紙研磨修復。

（4）在瓦座涂抹紅丹粉，將下瓦放入研磨，觀察有無卡澀現象。拿出下瓦修復高點使接觸面積達到85%以上。

（5）研磨修復完成后，對可傾瓦塊、瓦座內部、瓦座外部和壓縮機下機殼瓦座配合處使用PT（滲透檢測）無損檢測方法，檢查是否有裂紋等缺陷。

（6）軸瓦拆除后要做好標記，回裝時按標記回裝到原處。

4.6 回裝

（1）回裝前清洗：使用清洗劑清洗瓦塊、瓦座、機器殼內部、轉子葉輪、梳齒密封等。

（2）先將可傾瓦和瓦殼組裝，包裝好備用。

（3）安裝轉子支撐專用工具，安裝干氣密封腔，結合轉子吊出程序將轉子回裝。

（4）安裝軸向瓦、干氣密封、儀表線、徑向瓦。

（5）清理上下缸體密封面上的密封膠，重新涂抹密封膠。密封膠使用如下：固化劑（CAT-RA）8 g 配密封膠（KE-20）1 kg均勻攪拌10 min（罐體發熱），固化劑加得越少密封膠凝固時間越長（固化劑為危險物品），密封膠凝固時間在11 h 左右。

（6）回裝缸體上缸蓋。在5～6 h 將所有螺栓回裝完成。

5 結論

大型機組在檢修時很容易遇到軸瓦卡死問題，產生的原因可能是鉗工操作不當，也可能是由于機組本身存在的制造缺陷造成，本文結合現場實際情況對發生該事件的原因進行分析，論證處理方案，成功的案例證明本文所述大型離心式壓縮機軸瓦卡死事件處理方案可行，為類似問題的處理提供了可靠依據和借鑒。