RIKT90-4型进口空压机止推轴承温度高故障分析与探索

高永春1廖武2

摘要：由于RIK90-4型空压机止推轴承温度高，导致空压机联锁停车。文章主要介绍了该空压机的结构、技术参数，叙述了止推轴承温度高故障的分析过程、处理措施以及效果。

关键词：空压机；止推轴承；润滑油；

广西柳州钢铁集团有限公司气体公司的RIKT90-4型空压机，由瑞士MAN公司生产，是28000Nm3/h制氧机组的配套单体设备，2006年投入运行。该空压机为单轴四级式结构，设计加工空气量为147000Nm3/h，进口压力为0.98barg，出口压力6.2barg，转速6724rpm。该压缩机止推轴承位于非驱动端，一级叶轮与二级叶轮之间，运行时温度较高，分析其产生原因并采取合理的处理措施，对设备维护安全运行有重要意义。

1.问题的提出

该空压机自2006年投入运行以来，非驱动端左止推轴承温度逐渐上升。2009年，左止推轴承温度达到跳车值（111℃），空压机联锁停车。拆开非驱动端轴承座，检查发现该轴承内部锈蚀严重，有明显水渍及杂质，径向轴承及止推轴承磨损严重。检查润滑油系统，发现油箱底部积水。经分析研究，水主要是由密封气带入润滑油系统。由于密封气带水，导致润滑油系统进水，润滑失效，非驱动端轴承损坏，左止推轴承磨损、锈蚀，与左止推轴承配合的轴肩端面磨损严重。修复时，改造密封气，使用干燥的氮气，并将磨损严重的轴肩端面机加工，主轴做动平衡试验，更换非驱动端径向轴承及左止推轴承。自修复后，左止推轴承温度维持在90℃~100℃，但基本稳定。2016年，该空压机由于左止推轴承温度高再次跳车。因此，必须对左止推轴承温度高研究分析，并采取合理有效的处理措施。

2.故障原因分析

2.1左止推轴承与轴肩的配合

该空压机为单轴式结构，主轴的止推轴承设置在非驱动端，分为左止推轴承和右止推轴承，见图1。空压机正常运行升压后，受轴向力的作用，主轴会向叶轮进口侧移动，轴向负载主要由左止推轴承承受。该空压机在2009年故障时，主轴与左止推轴承接触配合的轴肩配合面部位磨损严重，经过切削及研磨修复。但经过修复的配合面与原配合面存在差异：1、受机加工的精度限制，推力盘面光洁度不够[1]，只能达到左止推轴承配合的基本；2、配合面的轴向位置发生变化，可通过在左止推轴瓦座背部增加相应厚度的垫片，调整轴向间隙；3、经过机加工的主轴，动平衡必然被破坏，通过相应的动平衡校验，尽量消除对主轴的影响。

图1非驱动端组合轴承示意图

2.2左止推轴承受力过大

该空压机配套28000Nm3/h制氧机组，设计加工空气量的上限基本满足机组正常空气量要求。经与厂家技术专家交流，该型空压机主要用于25000Nm3/h制氧机组；用于28000Nm3/h制氧机组，该空压机加工空气量没有余。但随着设备运行时间的增加，效率有所下降，实际空气量有所减少。近几年，该空压机夏季额定工况运行时，进口导叶开至95%以上，而公司其它机组相同工况下，进口导叶开度约80%~90%，空压机长期处于较大负荷下，相对其它机组空压机，轴向负载必然较大，左止推轴承温度相对其它机组较高。

2.3润滑油系统

润滑油系统为止推轴承提供润滑及冷却作用。在润滑系统管路不变的前提下，可采取两种方式调节止推轴承的温度：1、调整供油压力；2、调整供油温度。经过核对该空压机技术参数要求，供油压力实际为0.25MPa，满足压缩机设计要求。夏季时，供油温度达到51℃，压缩机运行供油温度设计为40℃~45℃。实际供油温度高、油质不符合要求[2]，也是导致左止推轴承温度高的原因之一。

3.处理措施及效果

2016年5月3日，通过协调生产，28000Nm3/h制氧机组停机，对该空压机检修维护。该空压机运行时，各振动测点、温度点均稳定正常，只有左止推轴承温度升高并达到报警值，因此，空压机检修首先针对非驱动端的组合轴承，包含径向轴承和止推轴承。首先，将空压机顶部一级中冷与二级中冷间的检查人孔拆开，检查空压机非驱动端轴承座，轴承座外观无异常；其次，将轴承座顶部的检查人孔拆开，对整个组合轴承检查。依次将止推轴承的测温探头、轴承压盖、上轴承座（含上瓦）、止推轴承拆出检查。检查发现，止推轴承的测温探头正常，主轴与止推瓦块接触配合的轴肩配合面部位光滑无损伤，径向轴承与轴均有周向磨痕（判断为原痕迹），右止推轴承瓦块无明显异常，左止推轴承瓦块无明显磨损，但有6块瓦块单边出现黑斑。检查轴承座润滑油通道，各通道均通畅洁净，无异常。详见图2。

图2左止推轴承（含轴承座、轴瓦）

根据检查情况，本次检修主要采取如下措施：

1、主轴与止推瓦块的配合面无损伤，确定主轴基本正常。

2、由于本次故障各振动测点无明显变化，说明主轴的动平衡状态良好，基本满足设备要求。

3、主要承受轴向负载的部分左止推瓦块表面出现黑斑，分析认为，左止推轴承瓦块处的润滑油长期承受高温部分碳化，并积结在瓦块表面。由于该过程较为漫长，碳化初期时未对瓦块上的油膜造成影响，可满足轴承的基本润滑要求，但随着碳化量的增多，破坏了瓦块表面的油膜，严重影响润滑，造成左止推轴承温度升高并跳车。因此，更换整套左止推轴承瓦块。

4、润滑油系统为止推轴承提供润滑及冷却作用，在无法降低空压机负载的前提下，适当提高润滑油的流量，降低润滑油供油温度。适当增大推力瓦间隙[3]，增大润滑油供油面积，并将润滑油供油压力提高至0.26MPa，供油温度降至45℃。

空压机处理完成后回装，于2016年5月5日上午单独开空压机试车。空压机升压至出口压力为0.51MPa时，左止推轴承温度为81℃，其它各振动、温度测点无明显变化。后该空压机长期运行，左止推轴承温度稳定在85℃~95℃，基本达到检修预期目标。

4.结束语

空压机止推轴承温度高故障是空压机日常维护中较为常见的问题，但其故障原因是多方面的，不同的故障特征对应不同的着手方向，并且同一种故障现象其故障原因也有所不同，不能一概而论。本次故障处理后，空压机左止推轴承温度虽然有所下降，但没有从根本上解决空压机轴向负载长期过大的问题。今后，我们还将探索通过改造止推轴承，增大轴承座内部供润滑油通道的面积，增大止推瓦块的面积等措施降低止推轴承温度。希望本文能够对遇到类似故障的同行们有所帮助、借鉴。

参考文献：

[1]杨增军。压缩机推力轴承温度过高故障处理。设备管理与维修，2007，No9：13-14。

[2]覃泰岭，孙秀英，汪俊。空气增压机止推轴瓦温度偏高的分析与处理。深冷技术，2012（1）：16-17。

[3]董建军。循环氢压缩机推力瓦温度高的原因与处理。石油化工设备技术，2010.31（1）：30-32。