尿素生产装置止推轴承瓦温升高问题分析与解决.pdf

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1、IGM石糟／纪z透僦耱lGMillPmoleHm＆chemicnllndustn}尿素生产装置止推轴承瓦温升高问题分析与解决中化化肥有限公司企业管理部沈阳透平机械股份有限公司【摘要】中化吉林长山化工有限公司尿素生产装置高压缸离心压缩机在运行时出现了止推轴承瓦温过高的情况，经过排查，将问题出现原因基本锁定为轴向推力过大，经过分析，现场运行工况与设计工况发生了偏离，从而导致了轴向推力的增大。经过改造，增大平衡盘尺寸，解决了这一问题，机组运转正常。【关键词】离心压缩机止推轴承轴向推力一。前言中化吉林长山化工有限公司尿素生产装置节能降耗改扩建工程，机组由汽轮机拖动两个BCL离心压缩机2BCL4

2、58和3BCL408组成，如图1所示。2BCL458为低压缸，从汽轮机看2BCL458压缩机，压缩机为逆时针，叶轮背靠背排列，第一段由4级叶轮组成，第二段也由4级叶轮组成，带中间冷却。3BCL408为高压缸，从汽轮机看3BCL408压缩机，压缩机为顺时针，叶轮顺排排列，第一段由7级叶轮组成，为合成段，第二段由1级叶轮组成，为循环段。2015年11月2日，机组运行时，发现高压缸3BcL408的止推轴承瓦块温度出现明显升高，轴位移增大，机组处于危险状态。轴承瓦块温度升高，严重情况会烧坏瓦块，导致机组不得不停车检修，影响生产任务。42l然嚣竺撕糊嗍(北京100031)王志超(辽宁110022

3、)杨志永图1尿素生产装置节能改造1．分离器2．冷却器、分离器3．汽轮机4．防喘振冷却分离器二、问题的提出止推轴承瓦温过高，一般可以从以下几点分析：(1)轴承没有正确安装轴承属于精密部件，对安装要求较高，安装不当会造成瓦块受力不均，增大瓦块摩擦力。另外，轴承瓦块的表面粗糙度或加工缺陷等，也会使轴承的抗摩擦力下降。(2)轴承润滑不畅轴承润滑油承担的是润滑和降温的任务，在压缩机运行时，瓦块在油膜的作用下支撑转子部件的运行，也就是润滑作用，而进油回油则承担了给轴承降温的作用，如果供油不畅，会导致轴承冷却不好，使瓦温升高。(3)机组转子轴向力过大由于叶轮出口压力大干进口压力，所以在机组运行时，叶

4、轮会受到一股由背部指向正面的轴向力，这些力最终由止推轴承来承受。如果轴向力过大，超出止推轴承的承受范围，那么轴承瓦块的温度就会升高，严重时会烧坏瓦块。经过排查，轴承瓦块安装正确，加工精良，润滑油进油回油顺畅，因此可以排除前两者的可能性，那么我们接下来分析机组轴向推力是否在合理范围内。三．轴向推力的形成由于叶轮进口处和出口处的压力不同，出口压力高于入口压力，从而形成一股由叶轮背面指向叶轮正面的轴向力。如图2所示，p：为出口压力，p，为入口压力，叶轮口圈密封以上的叶轮正面和背面所受皆为出口压力，大小相等，因此互相抵消，而叶轮口圈密封以下的部位，正面所受为入口压力，背面所受为出口压力，受力面

5、积相等，而所受压力不同，因此产生一股由背面指向正面的轴向力，此处假设压力在径向方向是均匀分布的。将缸内所有叶轮的轴向力相加，便得到机组总的轴向力，通常，这股力较大，需要平衡盘来抵消一部分轴向力，以避免止推轴承因承受压力过大造成瓦温升高。如图3所示，压力p2为机组出口压力，p人为机组进口压力，p：远大干p^，所以产生一股与叶轮所受相反方向的轴向力，用以平衡叶轮所承受的总轴向力。当平衡盘外径增大时，所受反向轴向力增大，反之则减小，通过这种方式来调节机组总轴向力的大小。以上假设压力在径向方向上是均匀分布的。但实图2叶轮轴向力6M谴PeHoleHl帆＆Chemtc口llndnsl盼际上，由于气

6、体由叶轮的出口向进口泄漏，以及从回流流道向叶轮出口泄漏，口圈密封以上的部分，叶轮正面和背面所受压力是不等的，而是随着径向尺寸降低而压差增大，从而增大了轴向推力，这种现象称为二次效应。因此在计算轴向推力时，也要考虑二次效应的影响。图3平衡盘受力四、问题的解决通过现场反馈数据来看，机组运行时与设计工况发生偏离。表l为设计工况参数，表2为现场实际运行参数，可以看出，实际运行工况与设计工况存在偏差，尤其是进出口压力与设计值偏离较大，这可能是由于段间冷却导致的压力损失。轴向力的大小与机组进出口压力值的大小息息相关，机组进出口压力发生改变，那么各个叶轮进出口的静压分布也随之发生改变，这样，由叶轮进

7、出口压差导致的叶轮所受轴向力便发生了变化，从而影响到整个机组轴向力的变化。而机组是根据设计工况来设计的，平衡盘尺寸的大小也是根据设计工况来选择的，通常只适用于设计工况，目前现场运行偏离设计工况，平衡盘的尺寸却没有改变，自然不能够适应新的工况。所以，现场发生瓦温过高现象很有可能是由于运行工况发生变化致使轴向力过大而导致的，而如何抵消掉多余的轴向力成为解决问题的关键。表1设计工况参数参数数值●■暖墨雹墨固曩_■■■圈圃■I进口温度，℃42出口压力／