知识点：高压缸 １ 引言 某石化公司新建大化肥生产装置二氧化碳压缩机组采用２ＭＣＬ７０７＋２ＢＣＬ３５６离心式二氧化碳压缩机。该机组由２ＭＣＬ７０７＋汽轮机＋变速机＋２ＢＣＬ３５６及润滑油站等组成，高压缸机壳分外缸和内缸，外缸在两端垂直剖分，内缸水平剖分。原动机为某公司生产的汽轮机，压缩机与汽轮机由膜片联轴器联接，压缩机和汽轮机安装采用联合底座，整个机组采用润滑油站供油，压缩机的轴端、级间密封均采用迷宫密封，平衡盘密封采用蜂窝密封，密封材料为铝合金。机组布置示意图如图１所示。
知识点：高压缸
１ 引言
某石化公司新建大化肥生产装置二氧化碳压缩机组采用２ＭＣＬ７０７＋２ＢＣＬ３５６离心式二氧化碳压缩机。该机组由２ＭＣＬ７０７＋汽轮机＋变速机＋２ＢＣＬ３５６及润滑油站等组成，高压缸机壳分外缸和内缸，外缸在两端垂直剖分，内缸水平剖分。原动机为某公司生产的汽轮机，压缩机与汽轮机由膜片联轴器联接，压缩机和汽轮机安装采用联合底座，整个机组采用润滑油站供油，压缩机的轴端、级间密封均采用迷宫密封，平衡盘密封采用蜂窝密封，密封材料为铝合金。机组布置示意图如图１所示。
２ 机组工艺流程简述及设计参数
从净化工段来的二氧化碳气体依次进入二氧化碳压缩机组低压缸２ＭＣＬ７０７一段、二段，高压缸２ＢＣＬ３５６三段、四段叶轮压缩，并分别经过各段间冷却器冷却、分离器进行气液分离后，送至尿素主装置，完成二氧化碳工艺介质压缩任务。二氧化碳压缩机组工艺设计参数如表１所示。
３ 机组开车运行状况
机组开车低负荷阶段，各温度、振动、位移监测点无异常，但在尿素准备投料，加负荷过程中，发现高压缸止推瓦温度上涨速率较快，逐步上升到１１６℃，超过报警值，高压缸止推瓦位移变化不明显。联系仪表人员对高压缸止推瓦温度探头测点及信号取样处理模块时行了检查，排除了仪表故障原因。
４ 高压缸止推瓦温度偏高原因分析处理［１－３］
４.１ 主推轴瓦润滑油供油不足
二氧化碳压缩机组采用润滑油站供油，各轴承供油支管在进轴承箱前设有减压阀、压力表，机组运行状况下，润滑油压力控制在０.１２ＭＰａ，温度控制在４１℃。经现场检查，润滑油压力、温度无超标现象，排除润滑油供油问题。
４.２ 润滑油品质
二氧化碳压缩机组共用一个润滑油站，采用润滑油牌号为４６＃汽轮机油，如果润滑油发生变质将直接影响机组轴承的承载力和温升。虽然整个机组只有高压缸止推瓦温度偏高，但高压缸转子转速高达１２３３４ｒ／ｍｉｎ，具有其特殊性。因此，对机组润滑油进行了采样分析，其数据如表２所示，从表中
可以得出，机组润滑油指标均在允许误差范围内，满足使用要求，排除润滑油品质问题。
４.３ 机组高压缸推力轴承故障
二氧化碳压缩机组高压缸推力轴承选用金斯伯雷型止推轴承，作用是承受压缩机没有完全抵消的残余轴向推力以及膜片联轴器产生的轴向推力。该轴承是双面止推，轴承体水平剖分为上、下两部分，每组有６块止推块，分布于推力盘两侧。如推力轴承出现如下几方面的问题，也可能造成轴承温度偏高，需利用停产机会，对二氧化碳压缩机组高压缸轴承箱进行拆检针对性地进行验证。
（１）推力轴承轴瓦间隙偏小
由于离心式机组转速高，尤其是高压缸转子经过变速机增速后转速更高，为保证油膜的稳定性，可倾瓦设计间隙小，在摩擦副中润滑油流量偏小，润滑油带走的摩擦热较少，这就使得轴承的温度偏高。
（２）推力轴承瓦块和推力盘的平行度超标推力轴承瓦块和推力盘的平行度超标主要是轴承与转子轴颈的扬度不一致，这会导致推力轴承受力不均，轴瓦中承受较大推力的瓦块温度偏高。如转子轴颈前扬值大于推力轴承前扬值时，上半部分瓦块承受的推力大于下半部分瓦块，会造成推力轴承上半部分瓦块温度高于下半部分瓦块温度；当转子轴颈前扬值小于推力轴承前扬值时，则正好相反。
（３）推力盘存在瓢偏现象
推力盘如果有瓢偏，机组正常运行时各推力瓦块受到的推力大小不一致。二氧化碳压缩机高压缸转子转速高达１２３３４ｒ／ｍｉｎ，在高转速运行状态下，每块推力瓦块上的受力情况连续的发生较大的变化，将直接影响推力瓦块和推力盘之间润滑油膜的稳定性，致使推力瓦块温度偏高。
（４）各推力瓦块厚度差值大
机组推力轴承各瓦块厚度差值大，超出要求范围。压缩机组运行状态下，产生的轴向推力主要由较厚的推力瓦块所承受，这就会致使较厚的推力瓦块温度偏高。
（５）润滑油膜建立不正常
机组运行时，润滑油会进入推力瓦块与推力盘之间的楔形间隙中，建立润滑油膜，避免了金属之间的干摩擦。但如果推力轴承各部件制造、安装定位精度不足，可能造成推力瓦块不能自动调整角度或调整不到位，影响润滑油膜正常建立，就会导致推力瓦块和推力盘润滑不足，甚至发生干摩擦，造成瓦块温度偏高。
４.４ 转子轴向力增大
离心式压缩机运行时，转子叶轮的轮盖和轮盘上有介质气体产生的压力差及联轴器产生的轴向推力，压缩机转子会受到朝向叶轮入口端的轴向推力作用。正常情况下，产生的大部分轴向力会由机组平衡盘抵消掉，剩余的轴向力作用在推力轴承上。一旦轴向力由于工艺或其它原因增大，机组监测就会发现轴位移量、推力轴承温度都会出现增大的情况，有时也可能是单独一个状态监测参数异常。而压缩机内部通流部分结垢，级间密封间隙超出标准、密封损坏，平衡盘密封损坏、间隙超标等原因都会使转子轴向推力增大，从而导致止推轴承异常温升。需利用停产机会，对二氧化碳压缩机组高压缸进行拆检针对性地检查级间、平衡盘迷宫密封情况进行验证。
５ 机组停机拆检情况
二氧化碳压缩机组高压缸进行解体检查，打开轴承箱后，发现止推瓦表面存在润滑油高温碳化现象。检查推力瓦块无擦伤痕迹；轴承固定推力瓦块定位销无松动、损坏现象；对推力轴承６块瓦块进行测厚检查，平均厚度差均小于０.０２ｍｍ；检查进油口处没有堵塞现象；检查推力瓦块油楔在要求范围内，无异物堵塞现象；打表检查推力盘瓢偏值无偏大。
进一步检查发现外缸与内缸定位销原始安装不到位，导致定位销被挤扁，造成内缸体与转子不同心，导致级间迷宫密封、平衡盘蜂窝密封与转子叶轮配合处均发生磨损，叶轮进口外圆面磨损沟槽较多，深度约１ｍｍ。由于密封磨损造成级间气体介质泄漏量增大，不但造成了压缩机组效率的下降，也使轴向推力加大；而且为使压缩机出口排气压力达到工艺要求，需要提高压缩机转速，直接影响到止推轴承瓦块的承载能力，导致推力轴承瓦块温度升高。测量检查平衡盘外表面有深度约０.８ｍｍ的磨损沟槽，导致平衡盘密封效果差，不能很好的维持平衡盘两端压差，平衡轴向力的效果降低，更多的轴向力需要止推轴承来承担，致使推力轴承温度偏大，瓦块积碳发黑。这也与操作加负荷过程中高压缸止推瓦温度温度上涨速率较快现象相符合。
针对拆检情况，决定更换所有损坏的级间、段间密封，安装备用的高压缸转子。对于已经磨损的原转子部件，平衡盘外圆面采取打磨处理，叶轮进口外圆面进行堆焊后，上车床机加工处理，修复后的高压缸转子作为紧急备用转子备用。
６ 结论
经过对二氧化碳压缩机组高压缸进行检修处理，机组运行加负荷后，高压缸止推轴承温度降到了８２℃，效果明显，机组其它运行参数也达到了设计要求范围，运行平稳。离心式压缩机组运行过程中，振动、温度、轴向位移是影响机组稳定运行的重要指标，需要在日常监控中密切关注其变化趋势。如发生变化，就必须及时分析其原因，采取相应措施。
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