文/李寶榮 付正友

渣油加氫循環(huán)氫壓縮機(jī)止推瓦塊測(cè)溫探頭失效情況以及改進(jìn)措施——渣油加氫循環(huán)氫壓縮機(jī)342K102頻繁出現(xiàn)止推瓦塊測(cè)溫探頭失效的情況，利用裝置檢修換劑機(jī)會(huì)，多次采取措施處理改進(jìn)，最終通過改進(jìn)推力軸承布槽的方式予以徹底解決，為機(jī)組平穩(wěn)受控運(yùn)行提打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

渣油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)組342K102為中石化石家莊煉化150萬t/a渣油加氫裝置的關(guān)鍵機(jī)組，由BCL407/B離心式壓縮機(jī)和NK25/28/25凝氣式汽輪機(jī)組成，壓縮機(jī)與汽輪機(jī)由膜片聯(lián)軸器聯(lián)接，壓縮機(jī)和汽輪機(jī)安裝在共用鋼底座上；整個(gè)機(jī)組采用潤(rùn)滑油站供油；潤(rùn)滑油系統(tǒng)由沈鼓供貨，壓縮機(jī)的軸端密封采約翰克蘭密封公司生產(chǎn)的干氣密封，原動(dòng)機(jī)采用杭州汽輪機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的汽輪機(jī)。

機(jī)組情況

止推軸承

渣油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)組342K102采用金斯伯雷型止推軸承。止推軸承的作用是承受壓縮機(jī)沒有完全抵消的殘余的軸向推力，以及承受膜片聯(lián)軸器產(chǎn)生的軸向推力。

該離心壓縮機(jī)的金斯伯雷止推軸承屬于雙面止推，軸承體水平剖分為上、下兩半，有兩組止推元件，每組有6塊止推瓦塊，置于推力盤兩側(cè)。軸承測(cè)溫裝置設(shè)計(jì)為間隔選取兩件止推瓦塊分別安裝 100Ω埋入式鉑電阻測(cè)溫，主推瓦塊測(cè)溫探頭：TISA52201、TISA52202，副推瓦塊測(cè)溫探頭：TISA52203、TISA52204。 高報(bào)警溫度105℃，高高報(bào)警溫度115℃，無聯(lián)鎖。

止推瓦塊工作表面澆鑄一層巴氏合金，等距離的裝到固定環(huán)的槽內(nèi)，推力瓦塊能繞其支點(diǎn)傾斜，使推力瓦塊均勻的承受撓曲旋轉(zhuǎn)軸上變化的軸向推力。止推軸承裝有油控制環(huán)，其作用是當(dāng)軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，可減少潤(rùn)滑油紊亂的攪動(dòng)，使軸承損失功率減少。止推軸承的軸向位置，由調(diào)整墊調(diào)整，調(diào)整墊的厚度在裝配時(shí)加工。

供油總管正常油壓為0.275 MPa(G)，推力軸承潤(rùn)滑油壓0.15 MPa(G)。

工況說明

工藝介質(zhì)：循環(huán)氫，入口壓力：16.2 MPa，出口壓力18.2 MPa。

轉(zhuǎn)速：7 467~12 062 r/min。

第一階臨界轉(zhuǎn)速：4 606 r/min。

第二階臨界轉(zhuǎn)速：17 311 r/min。

測(cè)溫探頭失效情況

第1周期

2014年8月~ 2016年4月：開工不足3個(gè)月，主副推側(cè)4支軸瓦溫度TISA52201-52204和支撐瓦TISA52205，相繼斷線故障。

第2周期

2016年5月~ 2017年7月：開工6個(gè)月后，主副推側(cè)4支軸瓦溫度TISA52201-52204，相繼斷線故障。

第3周期

2017年9月~ 2018年12月：2017/9/26和2017/10/30， 主 副推側(cè)3支軸瓦溫度TISA52201-52203，相繼斷線故障；溫度漏油問題加重。

第4周期

2019年1月~ 2020年3月：2019/3/1和2019/5/14，主副推側(cè)3支軸瓦溫度TISA52201-52203，相繼斷線故障。

失效原因分析和改進(jìn)措施

失效原因分析

針對(duì)第1周期軸瓦溫度電纜磨斷問題，初步分析原因是軸瓦安裝大蓋出線口和擋油環(huán)表面粗糙、銳角鋒利，溫度儀表非鎧裝電纜，軸瓦間隙大晃動(dòng)、無固定卡，容易造成電纜磨斷等異?，F(xiàn)象，如圖1。

圖1 瓦塊順線槽寬度大和擋油環(huán)間隙小

針對(duì)第2周期軸瓦溫度斷線問題，初步分析原因是主副推力瓦順線槽寬度大，安裝溫度探頭時(shí)，安裝軸承只能由上而下旋轉(zhuǎn)安裝，位置是死的不能調(diào)整，主副推瓦安裝也是由上而下、電線電纜繞軸半圈，電纜過長(zhǎng)沒有可靠固定（固定卡），在繞線軸安裝時(shí)過度調(diào)整擋油環(huán)就會(huì)壓線；瓦塊銳角鋒利，高速轉(zhuǎn)動(dòng)下也會(huì)觸碰溫度電纜，如圖2。

圖2 瓦塊銳角鋒利

針對(duì)第3周期軸瓦溫度離線故障問題，停機(jī)后檢查擋油環(huán)和固定架位置正常，拆除固定架，溫度沒有松動(dòng)，溫度電纜繞在推力盤兩側(cè)、遠(yuǎn)離推力盤，沒有明顯劃痕、扯斷，拆除瓦塊末端探頭沒有松動(dòng)，初步懷疑電纜在軸瓦間隙處受到擠壓，內(nèi)部阻芯折斷導(dǎo)致離線故障；同時(shí)，為解決溫度油氣泄漏，需重新選型帶阻漏器的溫度電纜，避免阻芯內(nèi)部油氣外溢，如圖3。

圖3 軸瓦組件相鄰間隙小受到擠壓

針對(duì)第4周期軸瓦溫度斷線折斷問題，比較支撐瓦（目前沒有溫度損壞現(xiàn)象）可以看出，支撐瓦內(nèi)部有凹槽可以順線、無磨斷和擠壓?jiǎn)栴}，判定原因是機(jī)組主副推軸瓦設(shè)計(jì)不合理，必須采用新引線結(jié)構(gòu)軸承和套環(huán)，通過改進(jìn)設(shè)備引線方式，增加固定備瓦和獨(dú)立引線槽，測(cè)溫點(diǎn)上部引線等徹底解決斷線問題，如圖4。

圖4 支撐瓦內(nèi)部有凹槽可以順線、無磨斷和擠壓

改進(jìn)措施

第1周期軸瓦溫度改進(jìn)，準(zhǔn)備將擋油環(huán)擴(kuò)孔和壓縮機(jī)外側(cè)大蓋用銼刀將表面磨平、去掉鋒利粗糙表面、降低電線磨損，軸瓦溫度頭部用軟膠封存在瓦孔內(nèi)、避免晃動(dòng)過大脫開磨斷；改進(jìn)后，壽命周期延長(zhǎng)至半年以上，支撐瓦無損壞情況，但主副推軸瓦溫度斷線問題未解決，如圖5。

圖5 安裝大蓋和擋油環(huán)表面粗糙、銳角鋒利改進(jìn)

圖6 電纜集中收攏和探頭末端固定改進(jìn)

第2周期軸瓦溫度改進(jìn)，準(zhǔn)備將瓦塊去除銳角，繼續(xù)用軟膠將溫度末端封存在挖孔內(nèi)，同時(shí)，在端蓋處將電纜集中收攏、減少晃動(dòng)余地；改進(jìn)后，壽命周期延長(zhǎng)至半年以上（裝置未達(dá)到滿負(fù)荷），支撐瓦無損壞情況，但由于軸瓦設(shè)計(jì)不合理，主副推軸瓦溫度斷線問題未徹底解決，如圖6。

第3周期軸瓦溫度重新選型，增加阻漏器功能，成功解決電纜擠壓后油氣從阻芯泄露外溢問題，但由于裝置長(zhǎng)期滿負(fù)荷120%，轉(zhuǎn)速和振動(dòng)偏高，加速軸瓦溫度損壞，主副推軸瓦溫度斷線問題未徹底解決，如圖7。

第4周期提出采用新引線結(jié)構(gòu)軸承和套環(huán)結(jié)構(gòu)，與沈鼓設(shè)計(jì)廠商溝通，設(shè)備專業(yè)審核，改進(jìn)設(shè)備引線方式，增加固定備瓦和獨(dú)立引線槽，測(cè)溫點(diǎn)上部引線等對(duì)軸瓦測(cè)溫電阻磨損改造攻關(guān)，如圖8。

圖7 增加阻漏器功能的溫度電纜

當(dāng)推力瓦更換后，帶有孔槽的新瓦軸向厚度變大，推力瓦測(cè)量推力間隙為零（要求0.28~0.37 mm），為滿足制造廠要求的裝配間隙，需要重新加工調(diào)整墊。原則上是主副推兩側(cè)同時(shí)加工相同尺寸，以保證轉(zhuǎn)子在原軸向位置?？紤]到BCL407/B壓縮機(jī)平衡盤裝在最后一級(jí)葉輪相鄰的軸端上，在設(shè)計(jì)時(shí)它平衡掉70%~80%軸向力，使殘余的30%~20%推力作用在止推軸承上，結(jié)合平衡盤、平衡盤密封和干氣密封的工作原理和安裝要求，故也可根據(jù)主副推力瓦的歷史溫度數(shù)據(jù)，拆解下來的止推瓦塊表面情況（是否有磨損，膠狀物附著）等因素來具體確定加工尺寸。

圖8 采用新引線結(jié)構(gòu)軸承和套環(huán)結(jié)構(gòu)

改進(jìn)前、后效果比對(duì)

如圖9 ，渣油加氫循環(huán)氫壓縮機(jī)止推瓦塊測(cè)溫探頭改進(jìn)前后效果。

圖9 渣油加氫循環(huán)氫壓縮機(jī)止推瓦塊測(cè)溫探頭改進(jìn)前后效果

機(jī)組運(yùn)行情況

目前運(yùn)行正常，經(jīng)過檢修后的試車，做超速試驗(yàn)等均無問題。

結(jié)語(yǔ)

循環(huán)氫壓縮機(jī)推力瓦溫度探頭失效情況比較普遍，原因分析也較為成熟，從設(shè)計(jì)和機(jī)械制造方面來看：（1）設(shè)計(jì)缺陷屬主要原因。設(shè)計(jì)方未全面考慮因推力瓦塊擺動(dòng)和油流作用造成儀表引線的偏擺量及磨損程度，尤其是機(jī)組轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，該問題尤其重要；在布置儀表引線時(shí)應(yīng)根據(jù)潤(rùn)滑油流速和油控制環(huán)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，可將減少設(shè)計(jì)缺陷。（2）機(jī)械制造方面因溫包孔和油控制環(huán)出線槽處無倒角，加劇了儀表引線的磨損，屬次要原因。

該成功案例可以復(fù)制，方法切實(shí)可行，其他裝置在2021年檢修中也要進(jìn)行同樣改造。