往复压缩机止推环超温故障分析与处理

何 峰

（中国石油化工股份有限公司沧州分公司，河北 沧州 061000）

往复压缩机止推环超温故障分析与处理

何 峰

（中国石油化工股份有限公司沧州分公司，河北 沧州 061000）

针对S-Zorb催化汽油吸附脱硫装置循环氢压缩机止推环过热超温故障，从机组安装存在的问题及磨损情况进行分析，指出主要原因是由于电机轴在环境温度升高时轴热膨胀量增大，使得止推环受力磨损。通过调整电机轴的安装位置，解决了止推环超温的问题。

止推环超温；往复式压缩机故障；超温

一、机组概况及支撑情况

沧州分公司炼油二部S-Z orb装置循环氢压缩机为江阴开益特种压缩机有限公司生产，型号为D W-7.2/25.782-38.151，该机组压缩机部分采用整体撬装单层布置，对称平衡型往复式，两列两缸一级压缩，气缸为卧式双作用。气缸进、排气口均按上进、下出布置。该机组2009年1月份安装并投入运行，电机采用滚动轴承（轴伸端N U 230+6230，非轴伸端N U 228），功率220k W，结构简图见图1。

图1

二、故障现象

2.10年5月1日17：03，S-Zorb装置DCS显示循环氢压缩机K101A轴承温度突然升高，联轴器端主轴承超温报警已达到75℃，并且温度仍在急剧升高。值班人员与当班操作工迅速赶到现场，循环氢压缩机K101A机身呼吸阀已经冒出浓烟，现场检查机组润滑油正常，迅速启动备用机组，停运K101A。通过调取轴温历史曲线,在事件处理过程中，该轴承温度最高达到94℃。

待机组冷却正常后，解体检查发现：机组联轴器侧曲轴轴向定位铜环磨损严重（图2），曲轴相应部位有摩擦过热痕迹（图3），其他机组配件情况正常，机组润滑油系统正常，不存在缺油或压力不足现象。

图2

图3

三、事故原因及失效分析

（1）机组该部位轴向间隙为0.26mm，电机轴向窜动量1mm。压缩机与电机轴为刚性联轴器连接，无间隙；经查，机组在安装过程中电机轴的间隙并没有处于其机械中心，而是通过电机单机试运测量磁力中心后，按照估测的电机工作中心进行安装。实际安装位置是电机轴靠近自由端偏中心约0.3mm。图4是电机安装的示意图。

图4

（2）故障发生前的4月30日气温为13℃，气温急剧上涨，上涨幅度达到16℃。作为支撑的混凝土基础也会受到环境的影响热胀冷缩，但由于基础处于地表外热层，温度变化主要受太阳辐射和环境温度的影响。机组设有厂棚，因此基础受太阳辐射升温的幅度不大。混凝土导热系数为0.417×10-3k/（cm·s·℃），45#钢导热系数为0.115k/（cm·s·℃）。两者相差360倍。基础埋于地下受环境影响较小且存在明显的滞后。为便于计算可忽略混凝土在一天之内的热膨胀。

电机轴长约2m，压缩机轴约1m，材质为45#钢，膨胀系数按表1查得11.59×10-6，ΔL可由公式（1）求得：

式中：L——金属长度，mm；

ΔT——温差，℃；

K——热膨胀系数。

ΔL=3000×16×11.59×10-6≈0.556mm，当气温升高轴膨胀0.33mm时，电机轴受膨胀使自由端至轴承死点，联轴器端则推动曲轴紧贴联轴器侧曲轴定位环，随着温度继续升高施加较大推力，致使机组曲轴与曲轴轴向定位止推环轴向间隙减小并产生严重摩擦，最终定位环磨损、轴承超温、润滑油过热冒烟。

表1 45号钢热膨胀系数对照表

四、采取措施

首先，K101A要更换新止推环，重新调整轴向间隙，将联轴器垫片由0.5mm减至0.2mm。电机轴处于机械中心，有0.63mm的自由膨胀间隙，可以在环境温度变化较大时，最大限度的避免止推环的磨损、超温。其次，同期安装的其它机组进行检查，举一反三进行整改。

五、结语

第一，机组基础热膨胀系数与电机轴相近，因此当机组由冬季运行至夏季温度缓慢升高过程中，电机轴与基础同步膨胀。不会造成由于轴伸长而磨损止推环的故障。通过以上分析可以看出，短期内温差对轴系膨胀的影响是造成机组止推环超温的直接原因。

第二，该机组电机轴承所采用的是滚动轴承，相对于滑动轴承而言轴向间隙小，在产品设计过程应充分考虑如何吸收温度变化造成的伸缩量，通过改变联轴器形式、适当增加压缩机曲轴轴向间隙等方案进行优化。

第三，机组安装过程应按照随机说明进行，对于采用滚动轴承的电机，本身轴向间隙很小，通过现有的方法测量电机的磁力中心是不精确的，可以通过调整联轴器中间垫和电机底座使压缩机曲轴和电机轴均处于各自的机械中心。

[1]马庆芳等.实用热物理性质手册[M].中国农业机械出版社.

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1671-0711（2016）05-0068-02