新能凤凰(滕州)能源有限公司是新奥集团控股子公司,其72万t/a甲醇大型煤化工项目的第1套空分装置能力为42000 m3/h,由开空集团生产制造。第1套空分装置机组为关键性设备,其增压机推力轴承为金斯贝雷轴承,主要作用在于有效吸收转子的剩余轴向推力。空分装置在试生产过程中,增压机推力瓦温度严重超标,最高达到118 ℃(120 ℃连锁跳车)。公司针对该问题进行了原因分析和改造。
1.增压机(RBZ45-7)属于筒型离心压缩机,采用垂直剖分结构,内缸与外缸间采用段间O型密封圈,材质为橡胶,胶条易老化,老化后出现高压气体段间串气,致使转子发生轴向位移,产生轴向力,推力盘不能完全平衡,造成平衡盘后压力缓慢升高,最终导致推力瓦温度居高不下。
2.增压机组的平衡盘设计存在着缺陷。曼透平设计制造该类型的增压机也普遍存在推力瓦温度高的问题,由于曼透平该类型增压机已经停产,所以未再处理该问题。专家分析的最终结论是在机组满负荷情况下,平衡盘无法平衡转子体系的轴向力,这是产生推力瓦超温的主要原因。
3.停机检查增压机推力瓦,止推瓦块的巴氏合金层无脱胎、裂纹、烧灼、碾压、拉毛、冲蚀和电蚀等缺陷,瓦块经着色检查,巴氏合金与基体金属结合良好。同时发现主推力瓦的受力面有较大面积油圬,表面粗糙度均超标。推力瓦在运行过程中油膜形成不好、润滑不好,导致轴瓦超温,回油温度较高,形成恶性循环。
针对上述原因分析,采取如下处理措施。
1.由于目前市场上很难找到满足需要(抗老化)的O型密封胶条,遂采用了水平密封面加密封胶和环形密封面在受力侧加四氟乙烯加强环的处理方案。改造后,运行效果较好。
2.利用停车机会,对增压机转子进行返厂改造,扩大了平衡盘直径,这样可以使推力瓦温度降到90 ℃,从根本上解决推力瓦温度超标;同时复核机组转子体系的对中。
3.对推力瓦瓦块进行技术改造,增大其注油孔至Φ2.5 mm,选用了扩大喷嘴直径的改造方案,增加其注油量,让轴瓦得到充分的冷却和润滑;同时对增压机平衡管增设放空孔,这样可以暂时缓解推力瓦温度超标问题,但随着放空量的增加,对级间密封的破坏加大;对机组润滑油站油冷却器进行改型,加大换热面积;同时对油泵电机增加变频装置,在轴瓦超温的情况下,利用调整电机频率来调整电机的速度,从而改变泵的出口压力,达到增加润滑油的流量,对轴瓦进行较好的冷却和润滑,达到轴瓦温度的有效控制。
机组经过两年多运行,较为稳定,特别是增压机推力瓦一直在90 ℃以下运行,为公司安、稳、长、满、优运行奠定了坚实的基础。