离心式压缩机止推轴瓦故障分析及解决措施

Failure Analysis and Solutions of Centrifugal Compressor Thrust Bearing
Liu Junfeng ( Shandong Shtar S cien ce& T echnology G roup, Dongying Shandong 257061, Ch in a) Abstract: Th e failu re of M CL524 6 centrifuga l comp ressor thrust bearing was analyzed based on the thrust bearing structure and the film form ing mech an ism, som e so lu tions were p roposed such as repairing th ru st d isc, rep lac ing the dam aged bearing pad and in suring the o il supp ly of thrust tile. Th e operat ion resu lt of cen trifugal comp ressor th ru st bearing af ter ma in tenance shows that the bearing tem perature decreases to th e norm al leve.l K eywords: centrifuga l comp ressor; th ru st bearing; oil film th ickness
当止推盘随轴旋转时止推瓦块会偏移一角度随油楔间隙的变小油被挤压油压逐渐增0055mm时承压能力最大止推轴瓦烧损原因分析拆检轴瓦检查发现烧毁瓦块从进油侧到出油侧wwwdocincom沿周向有均匀的明显划痕主推力瓦下瓦第二块瓦块已严重烧损烧毁部位如图2所示直径约15mmmm呈不规则状
2011年 4月 第 36卷 第 4期
M CL524 6 主风机采用的 止推 轴瓦是 米楔 尔可 倾 轴瓦, 是依靠镜板与瓦块间的楔形油膜来承受轴向载 荷的。楔形油膜的刚度与阻尼大小决定着滑动轴承的 稳定性。米 楔尔 止推 轴瓦 的 止推 瓦块 同基 环 直接 接 触, 8瓦块, 线支撑, 无均载机构。止推瓦块与止推盘 接触的一面衬有一层巴氏合金, 厚度为 1~ 1 5 mm。
油膜只有呈收敛形, 才能使油楔内各处的压力大 于出入口处的压力, 以产生正压承受轴向载荷。作者 用百分 表测 量 烧毁 瓦 块, 入 口 侧 厚度 为 14 44 mm, 出口侧瓦块厚度 为 14 39 mm, 入 出口 厚度差 为 0 05 mm。根据止推 轴瓦的 雷诺方 程可 知, 进出口 截面 油 膜厚度之比的减小会使标准最小油膜厚度处的油压降 低。为提高油压, 势必要减小最小油膜厚度, 当最小 油膜处的轴瓦高点高于最小油膜厚度时, 就会发生干 摩擦从而导致烧瓦。 2 3 止推轴瓦供油量不足
机组随机说明书要求止推瓦进油压力在 0 024 5 ~ 0 049 M Pa范围内, 但在对机组拆检 时发现, 止 推瓦 进油管路压力表指针一直在 0 03 M Pa处而无法回零, 油压是否正常无法判断。如果推力轴承的供油量不足 将会导致瓦块温度升高, 而且长期处于缺油状态下运 行还会加大瓦块磨损。
2004: 360- 362. ! 3∀ 朱伟, 刘军峰, 郭剑. MCL524 6离 心式压缩机维护与检修
[ J]. 石油化工设备, 2009, 39( 3): 101- 103. ZhuW e,i L iu Junfeng, Guo Jian. M a intenance and Overhaul of MCL524 6 Centrifugal Com pressor [ J]. Petro Chem ical Equ ip m en,t 2009, 39( 3): 101- 103.
3 故障解决措施 稳定的楔形油膜是保证机组止推轴瓦稳定运行的
关键。通过对 M CL524 6主风 机止推轴 瓦烧损 的原因 分析, 制定了以下解决措施。 3 1 修复止推盘, 控制其轴向跳动量
只有止推盘具有较高的精度及平面度, 止推盘与 轴瓦之间才能建立符合要求的楔形油膜, 作者对磨损 止推盘进行了反复着色刮削研磨, 研磨后检查止推盘 工作面应光滑, 无麻点、压痕、沟槽等缺陷。经过修 复, 止推盘的 轴向跳 动量 达到 了 0 013 mm, 完 全符 合要求。因为止推盘研磨后减薄 0 05 mm, 必须调整 推力轴瓦背部垫片以达到合适的轴向窜量。 3 2 更换烧损瓦块, 保证瓦块与止推盘的平行度
给充分。同时, 还可以看出楔形间隙进出口截面油膜
厚度之比越大, 相对运动速度 v 越大, 液体 的黏度越
高, 油膜的承载能力也就越大。
图 1 止推瓦块简图 F ig 1 Schem a tic o f thrust pad
压缩机止推瓦背部的摆动线将瓦块分成工作面积 不同的两部分, 瓦块可以沿摆动线微量摆动。当止推 盘随轴旋转时, 止推瓦块会偏移一角度, 在止推盘与 止推瓦之间形成油楔。润滑油在止推盘的带动下进入 油楔, 随油楔 间 隙的 变 小, 油 被 挤 压, 油 压 逐渐 增 加, 大约当最小油膜 厚度 h0 = 0 055 mm 时承压 能力 最大 [ 1] 。 2 止推轴瓦烧损原因分析
为了提高止推瓦块的进油量, 在每个瓦块的进油 侧刮出宽度 10 mm, 深 度约 0 2 mm 的倒 角 [ 3] , 并将 止推瓦进油节流 孔孔径 增大 1 mm; 同时 清理压 力油 管路, 更换滤网, 以保证润滑油进油压力。通过以上 措施, 循环的润滑油量提高, 瓦块摩擦所产生的热量 能够及时带走。 4 结束语
摘要: 基于止推轴瓦结构以及油膜形成机制, 对 MCL524 6离心式压缩机的止推轴瓦故障进行分析, 提出修复止推 盘、更换烧损瓦块和确保止推瓦进油量等解决措施。检修后压缩机止推轴瓦运行结果表明, 轴瓦温度正常, 装置运行平稳。
关键词: 离心式压缩机; 推力轴瓦; 油膜厚度 中图分类号: TE964 文献标识码: B 文章编号: 0254- 0150 ( 2011) 4- 114- 2
研究 [ J]. 润滑与密封, 2004, 29( 3): 40- 41. Lu D ing jun, Y ang Jianjun, H uang D equan, et a.l Study of the Incline Angle of S liding Surface o fThrust Bearing[ J]. Lubrica tion Engineering, 2004, 29( 3): 40- 41. ! 2∀ 任晓善. 化工机械维修手册 [M ]. 北京: 化学工业 出版社,
通过对离心式压 缩机止 推轴 瓦的失 效原因 分析, 采取有针 对 性 的 措 施 进行 修 复。 2008 年 9 月 5 日, 机组大修后一次 性启动 成功。通 过机组 的日常 监测, 止 推轴瓦温度由原来的 60 下降到 52 , 装置运行 平稳。
参考文献 ! 1∀ 芦定军, 杨建军, 黄德全, 等. 推力滑动轴承瓦块倾角的数值
将止推瓦块 简化 成 x 方 向长 为 B, z 方向 宽 为 L 的倾斜矩形平面模型处理, 如图 1所示。若只考虑润 滑油在 x 方 向 (圆 周方 向 ) 的 相对 运动 所引 起的 黏 性油层中的压力变化, 得出止推轴瓦的雷诺方程为:
收稿日期: 2010- 11- 01 作者简介: 刘军峰 ( 1978 ), 男, 工程师, 从事设备维修及管 理工作. E m a i:l liuliua@i 163 com.
M CL524 6主风机 是山东 石大 科技集 团催 化裂 化 FCC 装置用以给再生器输送空气的离心式压缩机。该 机组流量 400 m3 /m in, 出口 压 力 0 35 M Pa, 介质 温 度 26 , 转速 10 199 r/m in。 M CL524 6主 风机 不但 为再生器提供烧焦 空气, 而且 维持 着再生 器的 压力。 机组一旦发生故障, 将直接影响着催化装置的安全平 稳运行。该机组 自 2002 年 6 月 份投用 以来一 直运 行 平稳, 但 2008年 8 月份检 修时 发现机 组止推 轴瓦 瓦 块烧毁严重, 乌金烧熔, 瓦块露出胎面。本文作者对 该机组的止 推轴 瓦故 障 进行 了分 析并 提 出了 解决 措 施, 提高了推力轴瓦工作的可靠性, 确保了装置平稳 生产。 1 止推轴瓦结构及油膜形成机制
拆检轴瓦检查发现, 烧毁瓦块从进油侧到出油侧
2011年第 4期
刘军峰: 离心式压缩机止推轴瓦故障分 析及解决措施
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沿周向有均匀的明显划痕, 主推力瓦下瓦第二块瓦块 已严重烧损, 烧毁部 位如图 2 所示, 直径约 15 mm, 深 1 5 mm, 呈不规则 状。对其 他瓦块 检查发 现没 有 明显烧痕, 只是在出 油侧有 4~ 5道轻 微划痕。 根据 检测分析, 发现造成轴瓦瓦块烧毁的原因主要有以下 3 种。
将瓦块合金面贴在标准平板上, 装百分表, 表针 指在瓦背与瓦架的接触面上, 表不动, 移动瓦块测量 瓦背接触面的整个面, 一次测量各瓦块的厚度。测量 后对厚瓦块进行刮研, 并且保证相邻瓦块厚度差以及 每个瓦块自身厚度差都小于 0 02 mm; 用红 丹检查瓦 块合金面与止推盘的接触情况, 要求整组瓦块沿周向 接触不小于 90% , 接触面积不小于 80% [ 2] 。 3 3 确保止推瓦进油量
润滑与密封
LUBR ICAT ION ENG INEER ING
DO I: 10 3969 / j issn 0254- 0150 2011 04 027
离心式压缩机止推轴瓦故障分析及解决措施
A pr 2011 V ol 36 N o 4
刘军峰 (中国石油大学 (华东 ) 石大科技集团有限公司 山东东营 257061 )
图 2 烧损的止推轴瓦 F ig 2 The dam aged thrust pad
2 1 止推盘轴向变形 造成滑块烧损的一个原因就是止推盘在长周期运
行后产生较大的轴向变形。将转子装在轴承上, 手盘 动转子转动, 用百分表轴向测量止推盘上各测点的跳 动量, 测得的止推盘轴向跳动量是 0 03 mm, 已经超 出标准值 0 015 mm 的范围。轴 向变形量 的超标 将导 致机组运行时产生推力后各瓦块在同一时间所承受的 推力差值较大, 高速、连续运行中因每块瓦块上的推 力不断发生较大的 变化, 将影 响油 膜的不 稳定 建立。 同时也会使止推盘和止推滑块的接触面积减小, 从而 使油膜压力降低。 2 2 止推瓦瓦块厚度差太大
h3 x
p x
= 6U
dh dx
( 1)
由式 ( 1) 可以看出, 建 立稳定的 动压油 膜需要
具备 3个条件: ( 1) 相 对运动 两表面必 须形成 一个
收敛 楔形; ( 2) 被油 膜分开 的两表面 必须有 一定的
相对滑动速度 v, 其运动方向 必须使润 滑油从 大口流
进, 小口流出; ( 3) 润 滑油 必须 有一 定的 黏度, 供