離心壓縮機推力軸承故障避免方法?

在離心空壓機工作過程中,基於載荷工況的變化及離心壓縮機的結構形式的變化如調節出口壓力及密封失效,就會使得壓縮機轉子系統的軸向載荷突然發生改變,進而促使原本穩定的推力軸承油膜狀態發生變化,變為不穩定的狀態。轉子的軸向力變化導致潤滑油膜厚度變化,使得轉子進行沿軸向的移動。如果轉子系統的軸向移動過大超過機器允許的範圍值時,就會造成推力軸承的軸向承載增大,一旦超出止推軸承的潤滑油膜的承載能力,油膜就會發生破裂,巴氏合金處的溫度也將急劇上升,使軸承發生燒瓦的惡劣情況,燒瓦軸承如圖所示。一般而言,在大型離心機械如離心壓縮機、離心泵及汽輪機在執行過程中的經常發生的故障形式,就是由於軸向載荷過大引起軸向位移過大,軸承失效進而引起的緊急停車。

某電廠機組的轉子軸承採用止推軸承加徑向軸承的聯合軸承體結構,其止推軸承由八塊米歇爾巴氏合金瓦塊組成,自從該機組投入使用以來,就一直存在軸承瓦塊溫度超標的情況。經研究發現,由於軸承在設計時的設計原因和加工精度低及安裝缺陷導致八塊軸承瓦塊的受力不均,瓦溫超標,不能全負荷運轉。造成推力軸承的軸向載荷故障的主要原因一般有以下幾種:第一,推力軸承自身原因導致的故障,一般是由於推力軸承的結構設計不正確,對軸承的承載水平沒有準確瞭解,造成軸承潤滑效能不好,使其在危險工況或低報警工況中持續執行,直到軸承故障報廢;第二,軸位移監測系統故障,主要是由於離心壓縮機轉子零點標定、推力盤位移的監測故障、感測器監測及壓力溫度監測故障造成的,台州發電廠的一臺機組由於軸承的測溫元件故障導致測量結果不正確;第三,潤滑系統和冷卻系統的故障,主要表現為推力軸承的潤滑油油壓不夠、潤滑油供油不充分、潤滑油油質變差、或潤滑油冷卻系統等故障,某冶煉廠的壓縮機由於回油系統設計不合理,導致軸承熱量不能帶走,瓦塊發黑燒瓦、積碳的故障。在離心空壓機執行過程中,如圖所示止推軸承承載軸向力的安全工作範圍一般受最小油膜厚度‰一軸承機械強度、軸瓦溫度和止推盤最高轉速等四個引數的影響:(1)最小油膜厚度吃脅。在較低轉速下,限制止推軸承安全運轉的主要因素為軸承的最小油膜厚度,最小油膜厚度小於設計最小油膜厚度時,推力盤與推力瓦塊直接接觸而發生半潤滑摩擦或幹摩擦,溫度過高使軸承發生燒瓦。(2)軸承元件的機械強度。推力軸承的機械強度主要由軸承支點的強度及瓦塊厚度共同決定。當軸承推力盤轉速較高、軸承所受軸向力較大時,雖然油膜的最小油膜厚度還在安全範圍內,但這種工況下,一般會造成軸承支點的疲勞故障和瓦塊變形過大,因此瓦塊支點的強度及瓦塊的變形均是推力軸承比較重要的效能引數。 Berger等人對柔性軸作用下的推力軸承效能作了研究,研究過程中考慮了軸的陀螺效應,經過瞬態迭代的方法求解軸承效能。(3)軸瓦溫度。一般在設計止推軸承時,軸瓦的溫度應控制在瓦塊金屬軟化點以下。對於推力軸承用合金通常需控制在90-100。C以下。大多數軸承在受到高速過載、供油不足、供油溫度過高或排油不暢的工況下,就會造成軸瓦溫度過高,超過金屬軟化點。一般來講,軸瓦溫度分佈不均勻,在進油端軸瓦溫度最低,在出油端的外緣溫度最高。軸瓦溫度也是確保離心壓縮機正常工作的重要引數,一般用熱電阻或熱電偶溫度感測器測量瓦塊溫度。(4)止推盤最高轉速。隨著現代工業的發展,大型化的離心空壓機得到了廣泛的應用,止推盤在高速旋轉產生較大離心力的工況下還要承受較大的軸向力,會使得止推盤受到損傷,損傷過大就會導致壓縮機脫離安全工作區域,發生嚴重故障。為確保軸承能夠正常安全的工作,要保證其始終在安全範圍內執行。

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