謝 敏，潘 賁

（上海石油天然氣有限公司，上海 200041）

0 引言

SUNDYNE 高速壓縮機(jī)是美國(guó)勝達(dá)因公司（Sundstrand International Corporation）最先設(shè)計(jì)開發(fā)的一種多用途離心壓縮機(jī)，它具有高轉(zhuǎn)速、高效率、可靠性高和適應(yīng)性廣等工藝特點(diǎn)，因此在石油、化工等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。該類型壓縮機(jī)的重要組成部件有葉輪、多套機(jī)械密封、靜環(huán)座、動(dòng)環(huán)、軸套、推力軸承等，而該壓縮機(jī)的最大特點(diǎn)是有一個(gè)增速箱，葉輪轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到（33 000～500 00）r/min。

1 高速壓縮機(jī)故障

上海石油天然氣有限公司下屬天然氣處理廠的SUNDYNE高速壓縮機(jī)自一/二期天然氣凈化裝置切換后，突然出現(xiàn)齒輪箱潤(rùn)滑油溫度高引起的連鎖停車，嚴(yán)重影響整個(gè)分子篩脫水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。故障壓縮機(jī)型號(hào)為L(zhǎng)MC-311P，設(shè)備位號(hào)為CM-1257B，物料為天然氣，主要為分子篩再生氣進(jìn)行加壓。

1.1 高速壓縮機(jī)所屬工藝流程

從分子篩脫水工藝流程（圖1）中可以看到，從壓縮機(jī)C-1269 來的天然氣，經(jīng)再生氣壓縮機(jī)CM-1257A/B（一備一用）加壓后進(jìn)入再生氣加熱器HE1277 加熱，通過分子篩干燥塔PV-1251/PV-1252 底部進(jìn)入分子篩床層后，加熱分子篩床層已除去吸附的水分，夾帶著水分的再生氣經(jīng)PV-1251/PV-1252 頂部離開分子篩干燥塔。

圖1 分子篩脫水工藝流程

1.2 高速壓縮機(jī)CM-1257B 的主要技術(shù)參數(shù)（表1）

表1 高速壓縮機(jī)CM-1257B 的主要技術(shù)參數(shù)

2 故障原因分析

高速壓縮機(jī)運(yùn)行約30 min 后，出現(xiàn)潤(rùn)滑油溫度未穩(wěn)定在正常溫度區(qū)間，持續(xù)升高的異?，F(xiàn)象。故障發(fā)生在潤(rùn)滑油油路系統(tǒng)中，因此需要對(duì)高速壓縮機(jī)的整個(gè)潤(rùn)滑油油路系統(tǒng)進(jìn)行深入分析。

高速壓縮機(jī)潤(rùn)滑油路運(yùn)行流程如圖2 所示，潤(rùn)滑油泵PM-1258B 將潤(rùn)滑油自高速壓縮機(jī)齒輪箱儲(chǔ)油槽抽出，沿內(nèi)部通道通過潤(rùn)滑油換熱器AC-1259B、溫控閥TCV-1257B 和過濾器F-1257B 后，進(jìn)入外部安裝的集合管，再返回至齒輪箱，通過各軸承（低速軸軸承、中速軸軸承、高速軸軸承）后，經(jīng)排放口返回至儲(chǔ)油槽中。

圖2 高速壓縮機(jī)CM-1257B 潤(rùn)滑油運(yùn)行流程

通過對(duì)SUNDYNE 高速壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油油路的分析，判斷引起壓縮機(jī)油溫高的原因可能有5 種。

2.1 溫度聯(lián)鎖（TSH-1257B）開關(guān)故障

壓縮機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)油溫度連鎖開關(guān)在長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生聯(lián)鎖關(guān)斷值飄移的可能性，換句話說就是在實(shí)際進(jìn)油溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到聯(lián)鎖關(guān)斷值時(shí)，引起溫度開關(guān)動(dòng)作連鎖壓縮機(jī)停車。

2.2 潤(rùn)滑油風(fēng)冷器（AC-1259B）失效

壓縮機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，盤管、電機(jī)等部件出現(xiàn)故障，影響壓縮機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器的冷卻效果，最終導(dǎo)致潤(rùn)滑油溫度不斷升高，引起溫度開關(guān)動(dòng)作連鎖壓縮機(jī)停車。

2.3 三通溫控閥（TCV-1257B）故障

三通溫度閥內(nèi)部故障，引起齒輪箱出來的潤(rùn)滑油沒有進(jìn)油冷器進(jìn)行冷卻，直接回到齒輪箱，導(dǎo)致進(jìn)油溫度不斷升高，最終引起溫度開關(guān)動(dòng)作連鎖壓縮機(jī)停車。

2.4 潤(rùn)滑油失效

一旦潤(rùn)滑油失效，將直接引起潤(rùn)滑油的黏度發(fā)生變化，而潤(rùn)滑油油膜壓力的變化與潤(rùn)滑油的黏度、表面滑動(dòng)速度和油膜厚度及其變化相關(guān)聯(lián)。如果潤(rùn)滑油出現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象，則改變了潤(rùn)滑油自身的動(dòng)力黏度，使油膜的承載能力降低，并破壞熱平衡，引起潤(rùn)滑油溫度不斷升高，最終導(dǎo)致溫度開關(guān)動(dòng)作并連鎖壓縮機(jī)停車[1]。

2.5 齒輪箱內(nèi)部異常發(fā)熱

齒輪箱存在異常發(fā)熱的可能性：①齒輪箱內(nèi)部產(chǎn)生的熱量增加，使?jié)櫥偷臏囟妊杆偕?；②?nèi)部散熱效果差，使?jié)櫥偷臏囟妊杆偕仙?/p>

（1）在壓縮機(jī)LMC-311P 的齒輪箱產(chǎn)生熱量的部位主要是軸承和齒輪。①當(dāng)齒輪箱內(nèi)的軸承出現(xiàn)安裝過緊、轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活或內(nèi)外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)、軸承保持器損壞等情況，都會(huì)引起軸承的發(fā)熱量增加。②齒輪嚙合側(cè)間隙過小或嚙合不正確會(huì)使摩擦熱增加，特別是在潤(rùn)滑不良和缺少潤(rùn)滑的情況下會(huì)使金屬齒輪產(chǎn)生直接干摩擦而大量發(fā)熱又不能正常散熱，促使齒輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油溫度迅速升高，設(shè)備不能正常工作。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起齒間膠合而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，造成齒輪箱整體報(bào)廢。③高速軸的軸徑與頸項(xiàng)軸承的軸瓦摩擦副表面的粗糙度過大，高速軸軸徑與軸瓦局部摩擦產(chǎn)生異常熱量，破壞軸承的熱平衡，造成軸承與高速軸的溫度不斷升高，最終引起潤(rùn)滑油溫度迅速升高。

（2）內(nèi)部散熱不良。①由于齒輪箱內(nèi)部油泵供油不穩(wěn)定或者內(nèi)部供油管線和噴油孔堵塞，從而造成潤(rùn)滑油供油不穩(wěn)定，引起供油壓力變小，進(jìn)入軸承間隙的油量不穩(wěn)定，最終破壞熱平衡。②潤(rùn)滑油的進(jìn)油溫度對(duì)油膜的影響很大，當(dāng)潤(rùn)滑油溫度升高時(shí)，潤(rùn)滑油的黏度降低、分子間距增大、內(nèi)聚力減小，最小油膜厚度也會(huì)隨之逐漸減薄。當(dāng)油膜厚度減薄到極限時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)工作表面的凸起點(diǎn)開始接觸，最終引起半干摩擦，從而引起軸承磨損和過熱。③在齒輪箱內(nèi)過量添加潤(rùn)滑油也會(huì)增加摩擦熱，從而導(dǎo)致齒輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油溫度迅速升高，最終引起設(shè)備不能正常工作。

3 故障原因判斷

3.1 溫度聯(lián)鎖開關(guān)（TSH-1257B）

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)及溫度開關(guān)進(jìn)行專業(yè)校驗(yàn)，校驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)指示正常，溫度聯(lián)鎖正常無故障，溫度聯(lián)鎖報(bào)警值是82 ℃，與設(shè)定值一樣，沒有出現(xiàn)聯(lián)鎖值的漂移偏差。所以排除溫度聯(lián)鎖開關(guān)故障引起壓縮機(jī)停車。

3.2 潤(rùn)滑油風(fēng)冷器（AC-1259B）

（1）風(fēng)冷器風(fēng)扇故障。現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)轉(zhuǎn)CM-1257B 風(fēng)冷器風(fēng)扇24 h，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，排除電線短路、斷路、電機(jī)燒壞等引起的風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）灰塵影響風(fēng)冷器散熱效果。覆蓋在冷卻器盤管散熱片上的大量灰塵會(huì)影響風(fēng)冷器的散熱，導(dǎo)致潤(rùn)滑油冷卻不足。現(xiàn)場(chǎng)檢查CM-1257B 風(fēng)冷器，發(fā)現(xiàn)散熱片很干凈。

（3）風(fēng)冷器電機(jī)接線錯(cuò)誤。風(fēng)冷器電機(jī)的電源接線錯(cuò)誤，引起電機(jī)反轉(zhuǎn)和風(fēng)向相反，最終影響散熱?，F(xiàn)場(chǎng)檢查風(fēng)冷器電機(jī)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向正常。

（4）風(fēng)冷器冷卻效果降低。為了更直觀的反應(yīng)風(fēng)冷器的冷卻效果，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行潤(rùn)滑油風(fēng)冷器（AC-1259B），對(duì)進(jìn)出口溫度進(jìn)行測(cè)量。

通過對(duì)潤(rùn)滑油風(fēng)冷器的進(jìn)出口溫度的測(cè)量發(fā)現(xiàn)（表2），冷卻效果明顯，基本排除風(fēng)冷器失效引起壓縮機(jī)停車。

表2 風(fēng)冷器AC-1259B 冷卻效果測(cè)試

3.3 三通溫控閥TCV-1257B

運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法判斷三通溫控閥TCV-1257B 是否故障?，F(xiàn)場(chǎng)拆除三通溫控閥TCV-1257B，用三通替代三通溫控閥TCV-1257B，關(guān)閉旁通閥，讓潤(rùn)滑油全部進(jìn)風(fēng)冷器AC-1259B 進(jìn)行冷卻，并在現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行壓縮機(jī)，仍出現(xiàn)潤(rùn)滑油溫度不斷升高引起溫度開關(guān)動(dòng)作連鎖壓縮機(jī)停車的故障。故排除溫控閥TCV-1257B故障引起壓縮機(jī)停車。

3.4 潤(rùn)滑油

對(duì)故障壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣并委托SGS 公司品質(zhì)化驗(yàn)。從SGS 出具的潤(rùn)滑油檢測(cè)報(bào)告（圖3）中可以清楚的看到該油樣各項(xiàng)指標(biāo)均在正常水平，排除潤(rùn)滑油失效引起壓縮機(jī)停車。

圖3 潤(rùn)滑油檢驗(yàn)報(bào)告

3.5 齒輪箱

對(duì)設(shè)備齒輪箱進(jìn)行拆檢過程中，發(fā)現(xiàn)齒輪箱加注的潤(rùn)滑油在正常的刻度范圍之內(nèi)，不存在潤(rùn)滑油過量的問題；內(nèi)部軸承磨損及安裝正常；所有的齒輪嚙合正常；內(nèi)部油泵正常無故障；內(nèi)部供油管線和噴油孔沒有堵塞的現(xiàn)象。在對(duì)高速軸的檢查過程中發(fā)現(xiàn)高速軸止推轉(zhuǎn)子側(cè)面有過熱跡象（圖4），由此判斷齒輪箱異常發(fā)熱的部位就是在頸項(xiàng)軸承與止推轉(zhuǎn)子之間的位置。

通過高速軸裝配圖和速軸、頸項(xiàng)軸承、止推墊片安裝位置（圖5）所示，可以清楚地看到高速軸發(fā)熱處的頸項(xiàng)軸承、止推墊片和止推轉(zhuǎn)子之間的安裝位置關(guān)系。

通過CM-1257B 頸項(xiàng)軸承（圖6），可以看到頸項(xiàng)軸承的軸瓦磨損在正常范圍之內(nèi)，結(jié)合齒輪箱振動(dòng)數(shù)據(jù)，排除頸項(xiàng)軸承軸瓦異常磨損引起的潤(rùn)滑油溫度高。

圖4 高速壓縮機(jī)CM-1257B的高速軸

圖5 頸項(xiàng)軸承、止推墊片、止推轉(zhuǎn)子安裝位置

最終鎖定異常發(fā)熱的位置就是止推墊片與止推轉(zhuǎn)子之間。仔細(xì)檢查故障位置的止推墊片（圖7），發(fā)現(xiàn)止推墊片存在異常磨損，可能高速軸在高速運(yùn)行下，止推轉(zhuǎn)子負(fù)荷過大，止推墊片與止推轉(zhuǎn)子之間油膜強(qiáng)度不夠，造成潤(rùn)滑不良，最終引起潤(rùn)滑油溫度持續(xù)上升。

圖7 高速壓縮機(jī)CM-1257B 原止推墊片

結(jié)合SUNDYNE 廠家技術(shù)人員的專業(yè)建議，對(duì)壓縮機(jī)CM -1257B 原止推墊片進(jìn)行了更換。更換備件后（圖8），試運(yùn)行壓縮機(jī)，齒輪箱油溫正常，設(shè)備運(yùn)行正常，故障排除。

圖8 高速壓縮機(jī)CM-1257B新止推墊片

4 結(jié)束語

通過對(duì)高速壓縮機(jī)CM-1257B 潤(rùn)滑油溫度異常過高的可能性的分析，找到了設(shè)備故障原因，及時(shí)更換了備件，最終解決了該機(jī)組齒輪箱潤(rùn)滑油溫度異常的問題，為本企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高提供了保障，同時(shí)也希望為國(guó)內(nèi)其他單位同類型機(jī)組類似的解決提供參考。