压缩机推力轴承故障机理研究

李运祥

摘 要：对于离心压缩机而言，其结构是非常简单的，不但拥有很大的輸气量，还有很高的运行效率，被广泛运用在各个领域中，比如制冷及石油行业等。但是其也极易出现故障问题，经常会出现推力轴承故障，这将严重影响压缩机的有序运行，因此应强化对故障机理的研究，找出故障问题的成因，并运用针对性措施进行处理，以实现压缩机的健康运行。基于此，文章首先分析了压缩机的结构，包括定子结构及转子结构这两方面。接着探讨了常见的故障问题，包括支撑轴承温度偏高、推力轴承温度偏高、轴位移过大、轴振动超标。在此基础上，还探讨了有关的解决措施，希望能为有关人员提供借鉴。

关键词：推力轴承;离心压缩机;故障机理

中图分类号：TH452 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）10-008-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.004

针对离心压缩机来说，其多级式操作原理有利于全面增强处理能力及效率，可以实现多种工艺的有序运行。基于长时间的运行，在一些结构中极易出现故障问题。其中，比较普遍的故障就是轴承故障，其影响也非常大。因此，有必要强化相关方面的研究工作，唯有如此，才能有效减少故障出现的几率，减少故障造成的影响。

1 压缩机结构分析

1.1 定子结构

就离心压缩机而言，其结构分为两部分，一部分是定子结构，另一部分为转子结构。在这之中，定子部分又划分成多个部分，如机壳及轴承等。针对机壳部分来说，一般情况下都是借助铸钢及铸铁材料来完成的;从目前的离心压缩机来看，其机壳使用的材料及技术，一般都是碳钢型材通过焊接的方式实现的，但是在选取材料的过程中，还应结合压缩机承受的压力及介质状况来完成。

针对隔板部分来说，在压缩机中，其属于叶轮隔离装置，在叶轮中可以产生连续性流道，对于邻近的隔板，还能在相邻面上产生扩压器通道。在扩压器中，该结构有利于叶轮出口气体实现动能压力转换，增强其功能性特征[1]。

对于密封部分来说，其分为级间密封及轴端密封两种形式。就级间密封来看，其一般都是通过迷宫的模式，实现压缩机中每一级气体之间的回流，避免出现串气现象。对于轴端密封模式来说，其可选空间较多，能够结合不同的的密封需求，选取相应的密封模式，比如干气密封及迷宫密封等模式。

对于轴承部分来说，在离心压缩机中，其是非常关键的结构，一般会用到两类轴承，依次为支撑及推力轴承。就支撑轴承而言，不但可以承受转子重量，还能承受别的径向附加力，使转子可以一直同气缸相适应，且维持相应的转数旋转。在支撑类轴承中，目前运用比较普遍的就是可倾瓦块轴承。其由两部分构成，第一部分为可倾瓦块，第二部分为轴承体，能够跟随转速及载荷变化进行摆动。同时，在轴径附近产生的油膜压力，还同中心存在一定的指向性，能够确保轴承的稳定运行。就推力轴承来说，其可以接受转子剩下的轴向力，进而对转子轴线窜动进行科学控制，其中运用比较普遍的有米歇尔推力轴承等。

1.2 转子结构

就转子结构来看，其构成部分也非常多，比如主轴及平衡盘等。从主轴部分来看，其应具有较高的机械强度，能够科学传递机械功率。从叶轮部分来看，其包含多种多样的形式，比如半开式叶轮等。叶轮可以对介子气做功，对于大型空机组来说，其中普遍运用的就是闭式叶轮，比如首级叶轮等。

就轴套部分来讲，其应在主轴上热装，能够对叶轮及主轴进行固定及保护，以实现较好的导流效果。同时，其还可以有效防止气流冲刷对主轴造成影响，也可以避免同密封部分产生刮碰现象。

针对平衡盘部分来说，其是进行平衡的关键结构，能够对各级叶轮两端产生的作用力进行平衡，利用两端生成的气体压力差来达到平衡的目的[2]。就多级离心压缩机而言，若是叶轮两端的气体不能实现作用力的平衡，那么转子将极易被低压端合力所影响，也可以说是被轴向力影响。

对于轴向力来说，其会让转子朝着相同的方向窜动，生成一定的推动力。如果轴向力比较大，转子就会同机壳产生一定的碰撞，导致运行存在问题，对此就需要借助平衡盘对轴向力进行平衡。一般来讲，把平衡盘放置在主轴上，可以起到一定的平衡作用，剩下的轴向力一般都由轴承负责平衡。

就推力盘部分来看，其能够把平衡盘余下的轴向力全都交由推力轴承来承担。对于联轴器部分来看，其能够将原动机转子同压缩机转子进行有效连接，不但能对功率进行传递，还能对扭矩进行传递。就离心压缩机而言，其中运用较为普遍的为膜片连轴器，其可以对两轴的位移提供补偿能力，有利于减少润滑操作问题发生。

2 常见故障与有关处理措施

就离心压缩机而言，造成其推力轴承出现故障的原因是多方面的。文章对其推力轴承的运行状况进行了分析，根据故障发生的情况，将其划分成以下四部分，包括支撑轴承温度偏高、推力轴承温度偏高、轴位移过大、轴振动超标。然后，根据不同的故障成因分析，探讨了有关的解决对策，以利于更好地掌握故障机理，使处理对策的运用变得更为合理，希望能为有关人士提供借鉴。

2.1 支撑轴承温度偏高

若是轴瓦之间的距离比较小，那么支撑轴承的温度就有可能增加，存在很大的安全风险，科学调整轴瓦间隙，有利于达到良好的防范效果。若是瓦块表面有裂缝等现象，将很容易引起支撑轴承温度增加，应通过巴氏合金对其进行重新浇筑，以减少裂缝等现象发生。

若是轴瓦的设计存在问题，缺乏科学性，就会促使瓦块超负荷运行，这个时候应对轴瓦结构进行重新设计，以提升其负荷能力。如果振动值长时间都很高，这会导致轴瓦的损耗越来越多，对轴瓦的运行功能造成一定的影响，应科学处理其振动问题，确保轴系的健康运行。

若是润滑油中存在水及别的杂质，就将对轴径及轴瓦造成影响，破坏二者间的液体摩擦。应定期对润滑油开展质量检验工作，针对存在问题的润滑油，应第一时间进行更换，同时做好轴径及轴瓦的清洁工作[3]。

在进油过程中，应对油温及压力加以重视，确保油温不会过高，压力不会过低。如果想对进油压力进行调整，可通过增加冷却水用量的方式完成，同时对进油通道开展检查工作。若是出现回油不畅的问题，应对轴承箱开展检查工作，对阻塞问题进行科学处理。

2.2 推力轴承温度偏高

若是推力轴承没有安装好，推力功能就将无法有效运行，应将推力轴承拆解掉，然后重新进行安装。如果轴向力偏大，将使推力轴承的负荷越来越大，进而导致温度偏高。应对轴向力开展二次核算，结合核算的结果，运用针对性措施对轴向力进行调整，可通过增大平衡盘等方式来实现。

若是级间密封部分遭到破坏，那么密封功能也会丧失。应强化对级间密封的检查工作，针对存在问题的密封进行更换，找出密封出现问题的原因，然后加以科学处理。若是平衡管出现堵塞问题，会因为负腔存在一定的压力，使平衡盘无法进行科学的排泄，从而削弱平衡盘的作用。因此，应强化平衡管的检查工作，有效解决堵塞问题。

2.3 轴位移过大

就压缩机而言，若是发生喘振现象，将会使其出口压力产生较大的变化，进而会促使转子形成轴向传动，应强化喘振问题排查并解决问题。若是离心压缩机中未有效控制每一部分的结构压力，将致使其轴承负荷压力产生较大的变化，应全面确保离心压缩机内部结构压力稳定，科学调整工艺参数。若是轴位移零件在安装方面存在问题，或是仪表运行时存在问题，都将引起轴位移偏大的状况。应开展零件安装检查，并对仪表线路开展检查，针对问题部件进行更换。如果位移盘出现较大的跳动，也会使轴位移偏大，应适当调整位移盘，并对其加固处理，把跳动范围掌控在规定标准之内。

2.4 轴振动超标

如果轴瓦之间的缝隙比较大，或是瓦背不够紧，都将会导致轴振动比较大。应强化相关检查工作，针对轴瓦间隙及瓦背的紧力进行科学调整。若是基础刚度比较差，会使紧固作用逐渐丧失，应对底座地脚螺栓等部位实行检查，针对松动问题进行有效处理。同时，还应对灌浆开展质量检查，针对不充实及下沉现象，需通过针对性措施加以解决。

如果转子出现失衡现象，将对轴振动的稳定性造成较大影响，应对转子质量开展检查工作，检查其有无腐蚀及变形等现象，并在第一时间落实维护及清理工作[4]。若是气体出现激振现象，将导致旋流，当密封间隙出现不均现象时，就会促使压力分布不均，进而导致转子失去平衡，引起轴振动超标问题。特别是分子量及内部压力偏高等，这都是机组中普遍存在的现象，应利用降低负荷的方式对轴振动进行稳定，科学调整平衡盘密封及轴承结构。如果管道出現较大的振动，会导致压缩机也产生很大的振动，对轴承的稳定性造成影响。应强化对管道应力的检查工作，将管道振动问题彻底消除。

3 结语

综上所述，就离心压缩机而言，其被普遍运用在社会生产中，属于非常关键的机械，在多个领域中都有普遍的运用，如石油化工及水利水电等。其所涉及的行业对连续性生产有着很高的要求，且伴随社会的深入发展，对安全运行也逐渐重视起来，压缩机的故障机理也逐渐被人们重视，成为重要的研究对象。其推力轴承故障具有很大的复杂性，文章对其故障机理进行了分析，有利于更好地了解故障的位置及成因。若是出现故障问题时，比如支撑轴承温度偏高、推力轴承温度偏高、轴位移过大、轴振动超标等问题，就可以迅速运用针对性措施进行处理，以确保离心压缩机可以健康运行。

参考文献

[1] 段达.离心压缩机推力轴承故障机理分析[J].化学工程与装备，2020（11）：205-206.

[2] 刘宾宾.离心压缩机转子稳定性及轴位移故障防治关键技术研究[D].北京：北京化工大学，2018.

[3] 刘宾宾.离心压缩机轴位移故障机理研究[D].北京：北京化工大学，2015.

[4] 辛争秋.离心压缩机推力轴承故障机理研究[D].北京：北京化工大学，2011.