空分增压机降低主推力瓦温度提升机组负荷进行的技术改造

吉新杰

（哈密广汇环保科技有限公司，新疆 哈密 839399）

1 设备概况介绍

某公司空分装置是为年产30万吨甲醇及年产20万吨乙二醇配套装置，设计能力为40000Nm3/h。空压机组的增压机，型号为：EBZ456，为垂直剖分结构，六级叶轮从低压级到高压级依次排列，每2级叶轮为一段，共三段，设计进气压力为0.6MPa，排气压力为6.3MPa。基本配置如图1。

图1

该空压机组的增压机自2011年7月开试车以来，空分机组增压机就出现轴位移偏大、主推力瓦温度高的问题，在出口压力达到5.6MPa的时候，轴位移最大时达到0.54mm，已经超过轴位移的报警值（报警值为0.4mm，跳车值为0.6mm），主推力瓦的温度已经达到110℃，最高达118℃（轴瓦温度报警值为105℃，跳车值为120℃），在机组出口压力还没有达到设计要求时，主推力瓦温度已经严重超过了报警值，严重制约着空分装置的负荷。

开始我们怀疑是主推力瓦的喷油嘴堵塞，造成进油不畅导致温度过高，在打开推力瓦检查后，并没有发现推力瓦的进油存在堵塞的情况。之后，我们与厂家的技术人员一起对推力瓦温度过高的问题进行了认真分析，经过对现场实际情况的分析得出，造成主推力瓦温度过高的原因为转子轴向力过大，导致主推力轴承承受的压比较大，造成了主推力瓦块的温度过高。如果想把温度降下来，就必须把推力轴承承受的压比减小。

2 增压机实施的第一次改造

2011年11月，由于该增压机组无法达到原始设计值，设备厂家对增压机进行了两处改造：（1）将推力盘的直径由290mm增大至310mm，这样改造就是通过增大推力盘直径，增大推力盘的受力面积，增加平衡盘的反轴向力，达到减小转子的轴向力的目的。（2）对平衡管进行改造：将平衡管返回到增压机入口端的气源增加阀门进行关闭，改为引出室外就地放空，通过降低平衡盘低压侧的压力，增加平衡盘的反轴向力，达到减小转子的轴向力的目的，结构如图2。

图2

以上两项改造的最终目的就是通过减小轴向力，降低主推力瓦的温度。通过该次改造，出口压力达到5.8MPa时，主推力瓦温度为111℃，氧气产量能够达到37000Nm3/h，虽然能够勉强维持甲醇装置运行，但是，平衡管一直放空，不但产生严重的噪音，而且造成非常大的浪费，无法达到节能的效果，并且在2018年3月，随着乙二醇装置的恢复生产，氧量出现明显的短缺，严重制约着甲醇装置及乙二醇装置的高负荷、长期稳定运行。经过公司技术人员与该机组厂家技术人员充分的沟通交流，决定对该增压机进行第二次改造。

3 增压机实施的第二次改造

（1）对平衡盘的改造：把之前的平衡盘进行拆卸，拆卸后更换新的平衡盘，新的平衡盘直径增大到320mm，将推力轴承的承压比P=10.5（kgf/cm2）调整为P=-7.4（kgf/cm2），来解决轴向力过大的问题，降低推力轴承的承压比，进而降低主推力瓦的温度。

图3为平衡盘改造结构图。

图3

（2）平衡盘密封的改造。平衡盘密封由之前的梳齿密封改为金属软密封，在平衡盘密封体上喷涂硅铝混合物，转子上密封片可以与密封体接触，实现较小的密封间隙，使平衡盘密封间隙单边减小为0.1～0.15mm，增强密封效果，减少平衡盘密封的泄漏量。具体结构为图4。

图4

（3）对推力轴承的改造。进一步优化轴承性能，使其高温运行稳定和安装方便，更换推力轴承，增大输油管内径，改变支点位置，采用军工用巴氏合金，提高高温运行的稳定性，改进上下平衡块的材质和加工精度，利用之前旧瓦块中间进油的喷嘴空间，把节省出的空间增加推力瓦块，由七块瓦增加到九块瓦。

改变进油方式，把进油的方式由瓦块之间的喷嘴改为瓦块背面的注油孔，由于瓦块的受力面积增加，在同等轴向力的情况下，降低轴承的承压比，进而降低推力轴承的温度。如图5、6。

图5 旧瓦块结构以及进油方式

图6 改造后的瓦块结构和进油方式

（4）改造增压机内部的隔板，加大第五级、第六级扩压器进口处的圆角，使从叶轮出来的气体介质能够顺利地进入扩压器中，降低内部阻力，如图7。

图7 扩压器的结构改造图

4 实施改造后的效果

该增压机实施改造后，在2019年2月16日投入运行，刚开始运行时，为了防止出现主推力瓦温度过高的情况，为了安全，第一次改造的平衡管放空阀继续打开，在末级出口压力达到6.2MPa的时候，主推力瓦温度分别为81.8℃、72.7℃。为了验证改造的真正效果，在平衡管放空阀全部打开运行半个月后，在平衡管放空管上面增加一个就地压力表，看着压力表逐渐关闭放空阀，同时，打开平衡管上的回流阀，直至放空阀全部关闭，平衡管回流阀全部打开，达到机组最原始设计、最理想的运行方式，此时，主推力瓦温度分别为92℃、88℃，氧量产量达到39500Nm³/h，基本达到设计值。

5 结语

压缩机组主推力瓦温度高的问题主要是轴向力较大造成轴承承压比较大的原因，先是通过增大推力盘的直径，减小轴向力，在平衡盘直径增大到最大值后，轴向力维持在一定的数值，再通过增大推力瓦的承受面积，来降低推力瓦的承压比，最终达到降低主推力瓦的温度。通过以上改造，该台机组即达到了负荷的提升，也达到了长周期的稳定运行。