劉建中，王衛(wèi)宇

（陜西有色天宏瑞科硅材料有限責(zé)任公司，陜西榆林 719200）

1 離心式壓縮機(jī)簡(jiǎn)介

陜西有色天宏瑞科硅材料有限責(zé)任公司某生產(chǎn)裝置，配套循環(huán)量約30 000 m3/h 的四級(jí)離心式壓縮機(jī)，輸送介質(zhì)為氫氣。Pinnacle LF-2000 離心式壓縮機(jī)為核心機(jī)組（圖1），其通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸入軸，輸入軸和大齒輪為一體，大齒輪帶動(dòng)高速軸運(yùn)行，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動(dòng)氫氣高速旋轉(zhuǎn)，氫氣在離心力的作用下，壓力升高。另一方面氫氣流速增加，在流經(jīng)擴(kuò)壓器的通道時(shí)流道口徑逐漸增大，前面的氫氣分子流速降低，后面的氫氣分子不斷涌流向前，使氫氣的絕大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，進(jìn)一步起到增壓的作用，氫氣再通過(guò)外管路流入下一級(jí)葉輪進(jìn)一步壓縮，從而使氫氣壓力達(dá)到工藝所需的要求[1]。

圖1 四級(jí)離心機(jī)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)

離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)有：①結(jié)構(gòu)緊湊、零部件重量較輕，排氣流量大；②易損零部件少，運(yùn)行穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)；③運(yùn)輸氣體介質(zhì)與潤(rùn)滑油隔離，供氣純度高。

2 機(jī)組故障描述

該離心式壓縮機(jī)已投用4 年，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)高速軸軸瓦溫度逐步上升，其中第4 級(jí)軸瓦溫度上升最為明顯，正常狀態(tài)下的溫度曲線規(guī)則且保持在同一水平線，軸瓦溫度異常時(shí)的曲線不規(guī)則且呈上漲趨勢(shì)（圖2）。

圖2 各級(jí)軸瓦的溫度曲線

拆解壓縮機(jī)后，清理各級(jí)葉輪、高速軸并更換各級(jí)軸瓦，但未能解決軸瓦溫度高的問(wèn)題（圖3、圖4）。

圖3 葉輪

圖4 高速軸瓦

3 故障原因分析

通過(guò)檢測(cè)軸與軸瓦間隙值、高速軸振動(dòng)值、位移值等均在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，排除機(jī)械方面導(dǎo)致軸瓦溫度高的原因。

檢修發(fā)現(xiàn)高速軸附著不溶凝聚物，分析判斷軸瓦溫度高由該附著物造成。經(jīng)過(guò)用MPC（Membrane Patch Colorimetry，漆膜傾向指數(shù)）法對(duì)油品化驗(yàn)檢測(cè)，分析該不溶凝聚物為漆膜。

因?yàn)樵摑?rùn)滑系統(tǒng)無(wú)流量監(jiān)測(cè)，通過(guò)外置超聲波流量檢測(cè)儀檢測(cè)，潤(rùn)滑油流量較正常值低約1/3。

綜合分析后認(rèn)為，因?yàn)闈?rùn)滑油流量下降，在軸瓦處造成潤(rùn)滑不良、局部產(chǎn)生高溫，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)導(dǎo)致軸瓦處潤(rùn)滑油因高溫變質(zhì)、產(chǎn)生漆膜。該物質(zhì)不斷地聚集附著，使高速軸運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力變大產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致軸瓦溫度逐漸升高（圖5）。

圖5 高速軸附著漆膜

4 漆膜的基本認(rèn)識(shí)

4.1 定義

漆膜是一種高分子烴類(lèi)聚合物，是油品氧化的產(chǎn)物，顏色從淺棕色、棕色至棕褐色。漆膜在使用一段時(shí)間的機(jī)械設(shè)備油液中普遍存在，尤其在汽輪機(jī)油和高壓力，高轉(zhuǎn)速的液壓系統(tǒng)中更為常見(jiàn)。漆膜有極性，易粘附在金屬表面，危害主要有：①裝配間隙變小，增加了接觸面的摩擦，使軸瓦溫度上升；②油換熱器上附著的漆膜導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降、油液溫度上升、油品氧化加速；③堵塞潤(rùn)滑油濾芯，油液循環(huán)不暢。

4.2 形成機(jī)理

（1）油品的氧化。潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中做不到絕對(duì)密封，空氣、水、接觸的金屬不可避免會(huì)混入潤(rùn)滑油，研究顯示這些物質(zhì)是加速潤(rùn)滑油氧化變質(zhì)的根本原因。

（2）油液的“微燃燒”。通常情況下，潤(rùn)滑油中溶解的空氣飽和后，進(jìn)入油液的空氣以小氣泡狀態(tài)懸浮在油液中。常壓狀態(tài)的潤(rùn)滑油被泵入機(jī)械嚙合的部位受到擠壓，潤(rùn)滑油里的小氣泡被壓縮升溫，使油液具備“微燃燒”條件，生成微小粒徑的不溶物，這些不溶物帶有極性，易粘附到金屬表面從而形成漆膜。

（3）油液中的電火花現(xiàn)象。潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)微小間隙處，如閥芯、精細(xì)濾芯時(shí)，分子間內(nèi)摩擦產(chǎn)生靜電，累積后突然放靜電，局部產(chǎn)生高溫，此時(shí)也易生成漆膜。

4.3 測(cè)定方法及標(biāo)尺

漆膜的顆粒尺寸通常小于1 μm，常規(guī)的油液分析方法如黏度指數(shù)、機(jī)械雜質(zhì)、水分等很難檢測(cè)出漆膜。目前應(yīng)用較多的檢測(cè)方法是MPC 法（ASTM D7843—2016《油液漆膜傾向性測(cè)試》）[2]，檢測(cè)報(bào)告為漆膜傾向指數(shù)，濾膜上沉積物越多、顏色越深則數(shù)值越大，其標(biāo)尺為：0≤MPC＜15 時(shí)，正常；15≤MPC＜25 時(shí)，為監(jiān)控狀態(tài)；25≤MPC＜35 時(shí)，為異常狀態(tài)；35≤MPC 時(shí)，為危險(xiǎn)臨界點(diǎn)。

5 漆膜的處理

通過(guò)對(duì)漆膜的深入研究，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的機(jī)械過(guò)濾和簡(jiǎn)單換油無(wú)法有效清除掉潤(rùn)滑油系統(tǒng)中已經(jīng)存在的漆膜，手動(dòng)清洗的弊端是無(wú)法清除油冷器、油管內(nèi)壁附著的漆膜，化學(xué)清洗的弊端是殘留液會(huì)腐蝕機(jī)械零件。目前市場(chǎng)可行的漆膜數(shù)量方法有3 種。

（1）離子交換樹(shù)脂過(guò)濾法。離子交換樹(shù)脂的吸附原理如圖6所示：交換基團(tuán)分為固定部分和活動(dòng)部分，固定部分被束縛在高分子基體上，不能自由移動(dòng)、成為固定離子，活動(dòng)部分與固定部分以離子鍵的方式結(jié)合在一起，成為可交換離子；固定離子和活動(dòng)離子分別帶相反電荷，在溶液中活動(dòng)部分離解成自由移動(dòng)的離子，與溶液中的其他帶同種電荷的有害離子（如油品降解產(chǎn)物、漆膜、積碳等）發(fā)生交換，使之與固定離子相結(jié)合，被牢牢吸附在交換基團(tuán)上，從而除去溶液中的有害離子。

圖6 離子交換樹(shù)脂吸附原理

（2）靜電吸附過(guò)濾法。靜電吸附是利用直流靜電發(fā)生器產(chǎn)生高壓靜電場(chǎng)，使油中微小顆粒物極化而分別顯示正、負(fù)電性，帶電極的微小顆粒在電磁場(chǎng)的作用下向相反電極方向游動(dòng)，不帶電極的中性顆粒被帶電粒子擠著移動(dòng)，最終帶電與不帶電的微小顆粒物都將依附于收集器上（圖7）。

圖7 靜電吸附過(guò)濾原理

（3）“靜電吸附+樹(shù)脂吸附”法。該方法利用樹(shù)脂吸附油液中溶解的漆膜，電荷吸附油液中懸浮的漆膜，效率高，后期樹(shù)脂耗材較低。

綜合分析比較，采用“靜電吸附+樹(shù)脂吸附”方法的效率更高，僅需5～7 d 即可處理完2000 L 潤(rùn)滑油。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)漆膜的處理，機(jī)組軸瓦溫度已恢復(fù)正常（圖8）。機(jī)組故障處理過(guò)程中，深刻認(rèn)識(shí)到漆膜的危害性。由于漆膜的產(chǎn)生不易被發(fā)現(xiàn)，后期設(shè)備檢修時(shí)，應(yīng)在關(guān)注機(jī)械問(wèn)題的同時(shí)高度重視潤(rùn)滑油漆膜問(wèn)題，避免設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題就盲目更換備件，造成浪費(fèi)。

圖8 維修后各級(jí)軸瓦的溫度曲線