郭建軍，郭戰(zhàn)紅

（河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南平頂山 467000）

0 引言

河南神馬尼龍化工有限責任公司化工一廠擁有兩套10 萬噸硝酸生產(chǎn)裝置，每套生產(chǎn)裝置配套一套核心設備——四合一機組，其中軸流壓縮機和尾氣透平機共用一副止推軸承。2#硝酸裝置四合一機組于2010 年8 月試車后投入生產(chǎn)，軸流壓縮機止推軸承溫度值在正常指標范圍內(nèi)。

1 機組及主要技術(shù)參數(shù)

1.1 機組

硝酸生產(chǎn)裝置四合一機組由西安陜鼓集團設計、制造，由蒸汽透平、尾氣透平、空氣壓縮機、氧化氮壓縮機組成四合一透平壓縮機組，是雙加壓法生產(chǎn)硝酸裝置的關(guān)鍵設備。機組排列方式見圖1。

圖1 四合一機組排列方式

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

（1）G2-C101 空氣壓縮機型號AV40—15，吸入壓力（絕對）0.095 MPa，排出壓力（有效）0.35 MPa。

（2）G2-C103 尾氣膨脹機型號WP4.3-920/360，氣體入口壓力（絕對）0.92 MPa，氣體出口壓力0.1061 MPa。

2 運行中出現(xiàn)的問題

2#硝酸四合一機組于2010 年8 月投入生產(chǎn)，軸流壓縮機止推軸承溫度值在正常指標范圍內(nèi)，但從2014 年11 月大修后開車，該處副推面溫度測點達到97 ℃，接近報警值。停車更換副推面瓦塊，并將主副回油孔由Φ5 擴至Φ8，開車后溫度90.4 ℃。2015 年6 月4 日停車檢查止推軸承，對一塊積碳的下瓦刮研后回裝，開車后溫度72.4 ℃。2017 年5 月24 日停車檢查止推軸承，副推軸承出現(xiàn)嚴重磨損，全部更換后開車溫度72.3 ℃。2018 年5月大修后的開車中，該處溫度接近報警值100 ℃，已嚴重影響機組的正常運行。

3 原因分析及排查

3.1 進油溫度高

進油溫度高會引起軸承溫度升高，甚而會使軸承巴氏合金層表面積碳，影響機組正常運轉(zhuǎn)。進油溫度高的原因：潤滑油冷卻器冷卻循環(huán)水上水溫度高；潤滑油冷卻器水側(cè)通路結(jié)垢，冷卻循環(huán)效果差；潤滑油冷卻器冷卻循環(huán)水上水量不足等。通過及時調(diào)整工藝參數(shù)和加大冷卻循環(huán)水上水量，及利用停車機會對冷卻器水側(cè)通路化學清洗等措施，排除進油溫度高造成止推軸承溫度高的可能。

3.2 進油量少

潤滑油供給量不足，會引起軸承溫度升高，嚴重時會使巴氏合金熔化。潤滑油量不足的原因：供油管線有異物堵塞，導致油路不暢通；進油孔進油量不足，不滿足軸承進油量要求；供油泵有缺陷，供油量不足；油壓調(diào)整過低或油壓表示數(shù)不準確，導致供油量不足；節(jié)流墊片流通孔直徑或節(jié)流閥開度不足等。通過排查、測量和調(diào)整，及跟蹤回油管線視鏡的回油量，觀察發(fā)現(xiàn)滿足要求，由此排除潤滑油進油量少造成止推軸承溫度高的可能。

3.3 潤滑油變質(zhì)或含有機械雜質(zhì)

潤滑油使用一段時間后，各類參數(shù)值將發(fā)生變化，有些值會偏離指標，使?jié)櫥Ч鸩阶儾?。同時如果氧化氮壓縮機和尾氣透平機軸端密封失效，氮氧化物會進入潤滑油，加大潤滑油變質(zhì)的風險。另外，汽輪機軸端密封失效，水分進入潤滑油也會破壞潤滑油品質(zhì)，以上都會影響壓力油膜的形成，失去潤滑效果，使軸承的巴氏合金層受到損傷。因此，分廠制定潤滑油定期分析報告制度（運動黏度標準范圍41.4～50.6 mm2/s，機械雜質(zhì)≤0.005，酸值≤0.02 mgKOH/g）。定期潤滑油分析報告結(jié)果顯示：運動黏度、機械雜質(zhì)、酸值及水分均符合潤滑油各項國標要求，由此排除潤滑油混有水分、油變質(zhì)或有機械雜質(zhì)造成止推軸承溫度高的可能。

3.4 軸承間隙小于規(guī)定值

軸承間隙小于規(guī)定值，會造成機組運行時軸承瓦塊與止推盤間進油量不足、油膜厚度形成不夠等。軸承間隙小于規(guī)定值原因：止推軸承整體更換或更換瓦塊等檢修作業(yè)時，主副推調(diào)整墊片測量值不精確、測量軸向間隙時操作方法不對、測量示值不準確、墊片不合適等。停車檢修作業(yè)時重新排查測量主副推調(diào)整墊片，調(diào)整或改變軸向間隙測量時的操作方法，測量百分表示值進行校核等，由此排除軸承間隙小于規(guī)定值造成止推軸承溫度高的可能。

3.5 軸承合金磨損或損壞、材料牌號不對或鑄造有缺陷

如果軸承合金磨損或損壞，材料牌號不對或鑄造有缺陷，都會影響軸承的運行環(huán)境，影響潤滑油的潤滑效果，會引起軸承溫度升高，嚴重時會使巴氏合金熔化。而造成軸承合金磨損或損壞、材料牌號不對或鑄造有缺陷的原因有：油泵出口過濾器失效、油過濾器濾芯精度不滿足要求、潤滑油含有機械雜質(zhì)、備件供應商供應的軸承備件不合格等。通過對油泵出口過濾器拆卸核查、油過濾器濾芯精度的確認、潤滑油機械雜質(zhì)指標分析及備件供應商供應的軸承備件的質(zhì)量檢查確認等，排除軸承合金磨損或損壞、材料牌號不對或鑄造有缺陷造成止推軸承溫度高的可能。

3.6 平衡管線設置的調(diào)控閥

四合一機組中的軸流壓縮機與尾氣透平機是同一軸系，共用一個止推盤，每個轉(zhuǎn)子的高壓端都設計有平衡盤，且都有自機殼排氣端引到進氣端的平衡管線。在機組各密封間隙特別是平衡盤密封間隙在設計值的范圍內(nèi)且非常理想的情況下，同時工藝負荷參數(shù)非常穩(wěn)定，各轉(zhuǎn)子止推盤的運行位置應該是止推軸承間隙的居中位置，設置在軸流壓縮機平衡管線的調(diào)控閥應該處于全開狀態(tài)。但由于制造或加工、裝配的誤差，會打破設計的理想狀態(tài)，平衡盤的作用不能正常發(fā)揮，會使轉(zhuǎn)子軸向受力施加到止推軸承上，止推軸承負荷增加，溫度就會上升。為減小止推軸承承受的負荷，穩(wěn)定止推軸承溫度，會適時調(diào)整關(guān)閉軸流壓縮機平衡管線的調(diào)控閥。

3.7 止推軸承負荷大

平衡盤密封間隙過大已超過設計值或損壞，會導致大量高壓氣體通過平衡盤密封漏入平衡管，再經(jīng)平衡管進入低壓端氣室，造成平衡盤兩側(cè)的壓差減小，平衡盤的軸向平衡作用力減小，轉(zhuǎn)子軸向受力增大，止推軸承承受的負荷增加，導致止推軸承溫度升高。表1、表2 是軸流壓縮機和尾氣透平機歷次大修平衡盤的間隙測量值。間隙數(shù)據(jù)對比得出：軸流壓縮機進、排氣端平衡盤密封間隙值在設計要求的范圍內(nèi)，尾氣透平機的平衡盤密封間隙值已嚴重超出設計要求范圍。造成平衡盤密封間隙變大的原因有密封片材料不符合要求、安裝質(zhì)量不差、轉(zhuǎn)子對中不好、氣封片磨損等。

表1 軸流壓縮機歷次大修平衡盤間隙 mm

4 解決措施

針對查出的問題及成因，決定把尾氣透平機轉(zhuǎn)子返廠大修，對損壞或間隙超差的平衡盤氣封片全部更換。更換時要求廠家專項檢測密封片的材料并出具檢測報告，安裝中嚴把安裝質(zhì)量，做到從源頭控制抓起，并對軸端氣封片做相應處理。平衡盤氣封片的高度，根據(jù)設計圖紙的要求機加工，直至滿足設計要求，并對轉(zhuǎn)子進行高速動平衡試驗。轉(zhuǎn)子裝配中通過對中調(diào)整，使各密封間隙值特別是平衡盤各密封片的間隙值滿足設計要求。

5 檢修效果

機組檢修后，于2018 年10 月30 日進行沖轉(zhuǎn)試車，試車中不同階段轉(zhuǎn)速止推軸承溫度數(shù)值見表3。2018 年11 月12 日進行沖轉(zhuǎn)開車并投料，開車中及投料后不同階段轉(zhuǎn)速時止推軸承溫度數(shù)值見表4。經(jīng)過檢修后開車，軸流式壓縮機副止推軸承溫度高狀況有了明顯改善：檢修前測點溫度90.4～100 ℃，達到了報警溫度，且平衡管線上的調(diào)控閥全部關(guān)死；檢修后止推軸承測點溫度降至正常水平，維持在75～83 ℃，且平衡管線上的調(diào)控閥尚有15%的余量可調(diào)節(jié)，達到設計要求并確保機組的穩(wěn)定運行。

表3 不同轉(zhuǎn)速下止推軸承溫度（試車）

表4 不同轉(zhuǎn)速下止推軸承溫度（投用）

6 結(jié)束語

通過對軸流式壓縮機止推軸承溫度高的原因進行分析及排查，并根據(jù)分析排查的結(jié)果對尾氣透平機平衡盤氣封片的處理，及開車后止推軸承溫度的情況，最終確定止推軸承溫度高的癥結(jié)所在，實現(xiàn)了四合一機組的長周期穩(wěn)定運行。