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V101压缩机止推轴承磨损原因分析
2012-03-08作者：窦希良
摘 要：齐鲁乙烯苯醉装置蒸汽透平空气压缩机止推轴承出现快速磨损（9个月），导致轴位移量超标。磨损原因是带分油槽结构的止推轴承，润滑油路不合理性；润滑油入口油楔不明显，对油膜的形成不利；改用无分油槽的止推轴承瓦架；根据轴的旋向，将油楔宽度控制在3～5mm，角度5°左右。可避免止推瓦的偏磨和快速磨损。关键词：止推轴承；磨损；油膜；油楔
V101蒸汽透平空气压缩机是齐鲁乙烯苯配装置的关键设备。该压缩机止推轴承出现磨损超标，轴位移仪表检测装置报警。压缩机生产厂家：德国阿特拉斯（Atlas）公司；型号GT098LiLo；驱动机为蒸汽透平；压缩机额定状况下的运行参数：排气量88440m3/h；吸入口温度12.9℃；排出口温度58℃；吸入口压力0.0985MPa；排出口压力0.1505MPa；压缩机转速：4472r/min；联轴器输入功率1360kW。
V101压缩机一直使用进口的止推轴承，结构如图1。
止推轴承磨损时已运行9个月，比正常运行周期约短近一半时间，轴的串量从初装时的0.25mm，增大至0.33mm，而标准值范围是0.2～0.31mm，止推间隙已超标。拆下止推轴承检查，其止推瓦块均已磨损，且是沿圆周方向偏磨（图2）。
二、磨损原因分析
1.轴向力加大对止推轴承磨损的影响
转子轴向力超出设计负荷。生产工艺方面的原因有：压缩机吸、排口堵塞或不畅，导致吸入或出口流量低，压缩机转速提高负荷加大。影响压缩机轴向力的装配间隙有：叶轮与吸入管口、排出管口的间隙，叶轮与扫壳端盖的间隙。各间隙部位如图3所示。经检查，压缩机本身生产工艺均正常，装配间隙均符合要求。
(1)润滑油牌号不正确
润滑油牌号不正确，会引起止推轴承摩擦副油膜形成不足，造成摩擦面磨损。实际油品无问题。
(2)轴承瓦架结构不合理带分油槽结构的轴承，是国外轴承制造商开发的一种新型试验瓦架，增加分油槽的目的是为了加速润滑油的循环，使润滑油能迅速带走径向轴承产生的摩擦热，从而降低径向轴承的温度。但这种轴承在V101机组上却并不适应，原因在于其润滑油路的不合理性。
V101压缩机轴承润滑的油路是：加压后的润滑油从径向瓦块之间的注油孔注入，一部分流入径向瓦块巴氏合金层与轴之间的间隙，再经此间隙流入止推瓦与止推盘之间润滑。另一部分直接从径向瓦块之间流出，进入止推瓦与止推盘之间。两部分润滑油在止推瓦块巴氏合金层上形成充足的油膜。
增加了分油槽轴承，润滑状况随之改变。润滑油从径向瓦之间的注油孔注入；一路经径向轴瓦进入分油槽，另一路直接从注油孔进入分油槽。而分油槽内有4个直径6mm的泄油孔，这4个油孔，使一部分润滑油不经止推瓦块直接流到回油腔。所以润滑油经分油槽流向止推瓦块的过程中，油的压力和流量都大大降低。分油槽内的润滑油，只有在大于4个泄油孔的泄油量且维持足够压力时，润滑油才可能进到止推瓦块上，若这部分油量太少，则止推瓦块摩擦面上建立不起良好的油膜，起不到或只部分起到润滑作用，就必然造成止推瓦块的磨损或偏磨。
(3)止推瓦块无明显的油楔
带分油槽的止推轴承瓦块，按照轴的旋转方向观察，发现润滑油入口油楔不明显，仅有一条1×45°的倒角线。这对压缩机运行时，止推瓦块与止推盘之间润滑油膜的形成很不利。由于油膜仅能在入口很小的范围内形成，瓦块另一侧油膜很薄，转子高速旋转时就会造成止推瓦块的偏磨。该压缩机止推瓦块的油楔正常尺寸应为3～5mm宽，角度5°～10°之间，而实际上仅有一条1×45°的倒角线，远不能满足将润滑油顺利带入摩擦副的需求。
三、改进措施及效果
1.改用无分油槽的轴承瓦架。重新设计轴承瓦架结构，去掉不合理的分油槽，新的轴承瓦架结构如图4所示。无分油槽的瓦架从结构上保证了径向轴承出来的润滑油能全部流入止推瓦块上，为润滑油膜的充分形成提供了保证，因而大大改善了润滑状况，减少了巴氏合金层的磨损。
在新的止推瓦块上根据轴的旋向配置油楔宽度及角度，采用手工刮削的方法，并根据瓦块的面积和所承载轴向负荷以及润滑油的压力、戮度等条件，将油楔宽度控制在3～5mm，角度在5°左右，新油楔的形成大大改善了止推瓦块的进油条件，保证了整个瓦块巴氏合金层上油膜的充足，避免了止推瓦的偏磨。
3.效果
措施实施后，机组运行平稳，通过近一年的观察，压缩机轴位移量基本无变化，说明压缩机止推瓦的磨损量已控制在正常水平。
来源：《设备管理与维修》