郭建军，郭战红

（河南神马尼龙化工有限责任公司，河南平顶山 467000）

0 引言

河南神马尼龙化工有限责任公司化工一厂拥有两套10万吨硝酸生产装置，每套生产装置配套一套核心设备——四合一机组，其中轴流压缩机和尾气透平机共用一副止推轴承。2#硝酸装置四合一机组于2010年8月试车后投入生产，轴流压缩机止推轴承温度值在正常指标范围内。

1 机组及主要技术参数

1.1 机组

硝酸生产装置四合一机组由西安陕鼓集团设计、制造，由蒸汽透平、尾气透平、空气压缩机、氧化氮压缩机组成四合一透平压缩机组，是双加压法生产硝酸装置的关键设备。机组排列方式见图1。

图1 四合一机组排列方式

1.2 主要技术参数

（1）G2-C101空气压缩机型号AV40—15，吸入压力（绝对）0.095 MPa，排出压力（有效）0.35 MPa。

（2）G2-C103尾气膨胀机型号WP4.3-920/360，气体入口压力（绝对）0.92 MPa，气体出口压力0.1061 MPa。

2 运行中出现的问题

2#硝酸四合一机组于2010年8月投入生产，轴流压缩机止推轴承温度值在正常指标范围内，但从2014年11月大修后开车，该处副推面温度测点达到97℃，接近报警值。停车更换副推面瓦块，并将主副回油孔由Φ5扩至Φ8，开车后温度90.4℃。2015年6月4日停车检查止推轴承，对一块积碳的下瓦刮研后回装，开车后温度72.4℃。2017年5月24日停车检查止推轴承，副推轴承出现严重磨损，全部更换后开车温度72.3℃。2018年5月大修后的开车中，该处温度接近报警值100℃，已严重影响机组的正常运行。

3 原因分析及排查

3.1 进油温度高

进油温度高会引起轴承温度升高，甚而会使轴承巴氏合金层表面积碳，影响机组正常运转。进油温度高的原因：润滑油冷却器冷却循环水上水温度高；润滑油冷却器水侧通路结垢，冷却循环效果差；润滑油冷却器冷却循环水上水量不足等。通过及时调整工艺参数和加大冷却循环水上水量，及利用停车机会对冷却器水侧通路化学清洗等措施，排除进油温度高造成止推轴承温度高的可能。

3.2 进油量少

润滑油供给量不足，会引起轴承温度升高，严重时会使巴氏合金熔化。润滑油量不足的原因：供油管线有异物堵塞，导致油路不畅通；进油孔进油量不足，不满足轴承进油量要求；供油泵有缺陷，供油量不足；油压调整过低或油压表示数不准确，导致供油量不足；节流垫片流通孔直径或节流阀开度不足等。通过排查、测量和调整，及跟踪回油管线视镜的回油量，观察发现满足要求，由此排除润滑油进油量少造成止推轴承温度高的可能。

3.3 润滑油变质或含有机械杂质

润滑油使用一段时间后，各类参数值将发生变化，有些值会偏离指标，使润滑效果逐步变差。同时如果氧化氮压缩机和尾气透平机轴端密封失效，氮氧化物会进入润滑油，加大润滑油变质的风险。另外，汽轮机轴端密封失效，水分进入润滑油也会破坏润滑油品质，以上都会影响压力油膜的形成，失去润滑效果，使轴承的巴氏合金层受到损伤。因此，分厂制定润滑油定期分析报告制度（运动黏度标准范围41.4～50.6 mm2/s，机械杂质≤0.005，酸值≤0.02 mgKOH/g）。定期润滑油分析报告结果显示：运动黏度、机械杂质、酸值及水分均符合润滑油各项国标要求，由此排除润滑油混有水分、油变质或有机械杂质造成止推轴承温度高的可能。

3.4 轴承间隙小于规定值

轴承间隙小于规定值，会造成机组运行时轴承瓦块与止推盘间进油量不足、油膜厚度形成不够等。轴承间隙小于规定值原因：止推轴承整体更换或更换瓦块等检修作业时，主副推调整垫片测量值不精确、测量轴向间隙时操作方法不对、测量示值不准确、垫片不合适等。停车检修作业时重新排查测量主副推调整垫片，调整或改变轴向间隙测量时的操作方法，测量百分表示值进行校核等，由此排除轴承间隙小于规定值造成止推轴承温度高的可能。

3.5 轴承合金磨损或损坏、材料牌号不对或铸造有缺陷

如果轴承合金磨损或损坏，材料牌号不对或铸造有缺陷，都会影响轴承的运行环境，影响润滑油的润滑效果，会引起轴承温度升高，严重时会使巴氏合金熔化。而造成轴承合金磨损或损坏、材料牌号不对或铸造有缺陷的原因有：油泵出口过滤器失效、油过滤器滤芯精度不满足要求、润滑油含有机械杂质、备件供应商供应的轴承备件不合格等。通过对油泵出口过滤器拆卸核查、油过滤器滤芯精度的确认、润滑油机械杂质指标分析及备件供应商供应的轴承备件的质量检查确认等，排除轴承合金磨损或损坏、材料牌号不对或铸造有缺陷造成止推轴承温度高的可能。

3.6 平衡管线设置的调控阀

四合一机组中的轴流压缩机与尾气透平机是同一轴系，共用一个止推盘，每个转子的高压端都设计有平衡盘，且都有自机壳排气端引到进气端的平衡管线。在机组各密封间隙特别是平衡盘密封间隙在设计值的范围内且非常理想的情况下，同时工艺负荷参数非常稳定，各转子止推盘的运行位置应该是止推轴承间隙的居中位置，设置在轴流压缩机平衡管线的调控阀应该处于全开状态。但由于制造或加工、装配的误差，会打破设计的理想状态，平衡盘的作用不能正常发挥，会使转子轴向受力施加到止推轴承上，止推轴承负荷增加，温度就会上升。为减小止推轴承承受的负荷，稳定止推轴承温度，会适时调整关闭轴流压缩机平衡管线的调控阀。

3.7 止推轴承负荷大

平衡盘密封间隙过大已超过设计值或损坏，会导致大量高压气体通过平衡盘密封漏入平衡管，再经平衡管进入低压端气室，造成平衡盘两侧的压差减小，平衡盘的轴向平衡作用力减小，转子轴向受力增大，止推轴承承受的负荷增加，导致止推轴承温度升高。表1、表2是轴流压缩机和尾气透平机历次大修平衡盘的间隙测量值。间隙数据对比得出：轴流压缩机进、排气端平衡盘密封间隙值在设计要求的范围内，尾气透平机的平衡盘密封间隙值已严重超出设计要求范围。造成平衡盘密封间隙变大的原因有密封片材料不符合要求、安装质量不差、转子对中不好、气封片磨损等。

表1 轴流压缩机历次大修平衡盘间隙 mm

表2 尾气透平机历次大修平衡盘间隙 mm

4 解决措施

针对查出的问题及成因，决定把尾气透平机转子返厂大修，对损坏或间隙超差的平衡盘气封片全部更换。更换时要求厂家专项检测密封片的材料并出具检测报告，安装中严把安装质量，做到从源头控制抓起，并对轴端气封片做相应处理。平衡盘气封片的高度，根据设计图纸的要求机加工，直至满足设计要求，并对转子进行高速动平衡试验。转子装配中通过对中调整，使各密封间隙值特别是平衡盘各密封片的间隙值满足设计要求。

5 检修效果

机组检修后，于2018年10月30日进行冲转试车，试车中不同阶段转速止推轴承温度数值见表3。2018年11月12日进行冲转开车并投料，开车中及投料后不同阶段转速时止推轴承温度数值见表4。经过检修后开车，轴流式压缩机副止推轴承温度高状况有了明显改善：检修前测点温度90.4～100℃，达到了报警温度，且平衡管线上的调控阀全部关死；检修后止推轴承测点温度降至正常水平，维持在75～83℃，且平衡管线上的调控阀尚有15%的余量可调节，达到设计要求并确保机组的稳定运行。

表3 不同转速下止推轴承温度（试车）

表4 不同转速下止推轴承温度（投用）

6 结束语

通过对轴流式压缩机止推轴承温度高的原因进行分析及排查，并根据分析排查的结果对尾气透平机平衡盘气封片的处理，及开车后止推轴承温度的情况，最终确定止推轴承温度高的症结所在，实现了四合一机组的长周期稳定运行。