往复式压缩机主轴瓦异常损坏分析与改进措施.docx

? ? 往复式压缩机主轴瓦异常损坏分析与改进措施 ? ? 吕杰明 （山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州 253000） 0 引言 往复式压缩机（以下简称往复机）广泛应用于天然气、石油、化工、冶金等能源和工业领域，是这些领域的核心设备之一，其运行状态不仅影响经济效益也涉及人身安全。完好的运转部件是往复机长久运行的关键之一，由于运转部件如主轴瓦的损坏引起的停机现象时有发生，对某单位6M32-153/0.5-51-bx 往复机发生的轴瓦异常损坏进行分析，发现轴瓦损坏（尚未损坏主轴）的早期征兆，避免了事故进一步扩大化。从现象入手分析可能的原因，并采取有效解决措施预防再次出现上瓦损坏的故障。 1 结构形式 往复机是将解析气送往甲醇合成装置的核心设备，工艺介质成分为70%氢气、29%氮气以及少量CO 和CO2。该往复机采用6M 型对称平衡式的结构形式（图1），6 列5 级压缩，气缸水冷、压力循环润滑、电机拖动，各列气缸水平布置在曲轴两侧，具备动平衡性好的特点。 图1 压缩机6M32 布置 2 轴瓦损坏事故案例 该往复机于2021 年1 月31 日正式投运后，一直处于稳定状态。期间中控监测各数据，各轴承温度、润滑油温度、各级进出口压力、流量一直保持正常。由于设备处于首次运行，各个活塞环、支撑环、轴瓦磨损状况未知，所以为了更准确的摸透设备运行周期，准备于3 月31 日检修一次。拆检发现活塞环及支撑环均磨损良好，磨损量在0.1 mm 左右。所有下瓦有部分高点剐蹭但不影响使用。轴端第一副主轴瓦的上瓦（非驱动端第一副瓦）瓦口处出现巴氏合金裂纹并部分脱落，其余上瓦均未出现此现象（图2）。 3 上瓦裂纹原因分析 往复机正常来说，通常轴瓦的失效形式为磨损失效，即较长时间后，轴瓦和轴之间间隙超过允许值，已经不能正常工作。这种磨损失效是一种正常失效方式，也有非正常失效方式，如嵌入与拉伤、磨损与偏磨、胶合与腐蚀、异常疲劳等。非正常失效的现象一般是下瓦上出现较多，因为下瓦往往是受力面，下瓦上的油膜支撑着曲轴进行旋转运动。而上瓦出现磨损裂纹的现象比较少，尤其是当一副瓦的下瓦没有磨损而上瓦有磨损裂纹现象更少。所以研究上瓦裂纹出现的原因有较大的意义。一旦上瓦的侧间隙不好或接触不均匀，容易造成轴瓦温度升高，甚至干磨继而轴瓦上的巴氏合金磨损剥离。轴瓦本身的浇筑巴氏合金不佳也有可能导致合金脱落。所以有必要对上瓦从安装角度和轴瓦质量两方面进行原因分析。 3.1 安装角度分析 从安装角度分析，往往能发现细节忽略的地方。建设单位安装时不可控因素较多，一个因素不达标就有可能导致零部件的损坏。 3.1.1 轴系对中不好导致的故障 如果电机和轴系的对中未按照设计要求，会导致对转子额外的激振力。激振力会随着对中不良造成的开口而变化，开口越大，激振力越大。激振力也会随着转速的增加而增加。激振力会使转子产生相应额外的轴向力或径向力，使转子异常跳动，造成轴瓦损坏。但查看中控趋势可见，机身振动值并无很大变化，一直处于一个稳定的区间，一般在1.6～2.3 mm。且查看安装时对中数据可知，对中数据在0.03 mm，均小于设计值0.05 mm，所以排除是轴系不对中导致的故障。 3.1.2 瓦背和瓦座接触面不好导致的故障 轴瓦和瓦座之间、下瓦和轴径之间往往有接触面积要求，如果接触面积不达标，轴瓦在瓦座中有翘角现象，那么当轴转动时就容易颤动，这种颤动会导致巴氏合金提前疲劳断裂。轴瓦和瓦窝的接触面积不得小于70%，下瓦和轴径的接触面积夹角不应小于90°，且接触面积不应小于该接触弧面的70%。虽然拆检轴瓦中的确发现下瓦有轻微接触不良现象，但轴瓦和瓦座的接触面要求往往指下瓦，上瓦不在此要求之中，所以上瓦损坏排除是瓦背和瓦座接触面不好导致的故障。 3.1.3 曲轴箱水平度差导致的故障 曲轴箱水平度差会导致轴瓦对中不好，会使轴瓦在水平和垂直方向上具备不同的刚度和阻尼，会使轴承的工作条件发生改变，相当于重新分配载荷，产生额外的力或力矩，严重的会使转子碰摩或超载。查看瓦窝的水平度安装记录可知，6 个瓦窝水平度分别为0.02、0.04、0.04、0.01、0.03、0.02，均小于设计值0.05 mm/m，是符合要求的，可见瓦窝也在一条中心线上，并不是曲轴箱水平度的问题[1]，所以不是曲轴箱水平度差导致的故障。 3.1.4 润滑油质量不佳导致的故障 如果润滑油质量不佳，油的润滑效果会变差，容易出现烧蚀现象。如果润滑油出现问题，出现损坏的就不仅仅是上瓦，6 副瓦都存在问题。查看6 副瓦发现不存在烧蚀现象。而且这是新安装的润滑油，使用时间也很短，色泽清亮，不存在发黑现象，所以不应该存在由于润滑油质量不佳导致故障。 3.1.5 润滑油路缺油导致的故障 如果润滑油路缺油，到达主轴瓦、大头瓦的油会变少，就不能形成良好的