吴忠全
（四川泸天化股份有限公司，四川 泸州646300）
［摘 要］四川泸天化股份有限公司200 kt/a 尿素装置二氧化碳压缩机（P1）近年来几次年度检修中发现其2#曲拐差超标，在没有深入论证的情况下于2015年系统大修期间对机组2#主轴底瓦进行了刮削处理，其后机组在无负荷空转运行中突发烧瓦事故，2#主轴颈表面产生微裂纹、主轴瓦轴承座严重变形、瓦座同轴度发生较大偏移。基于二氧化碳压缩机的结构形式和主轴瓦及轴承座损坏事故经过，结合铜基合金薄壁瓦的特点，分析认为是薄壁瓦研刮处理导致了本次事故。鉴于2#主轴瓦的损伤情况，在权衡利弊及检修进度后，决定采用便携式光刀机对2#主轴瓦座进行同轴度加工修理，机组重启后运行状况良好。此种光刀修复方法，修复时间短，工作强度低，修复成本低，检修质量好，可为同类型往复式压缩机曲轴箱轴承座修理提供一些参考与借鉴。
［关键词］二氧化碳压缩机；往复式压缩机；主轴底瓦刮削；主轴瓦烧毁；原因分析；薄壁瓦特点；轴承座光刀修复
［中图分类号］TH457 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）06-0063-03
二氧化碳压缩机（位号P1）是四川泸天化股份有限公司（简称泸天化）200 kt/a尿素装置的核心设备，为本套尿素装置1989年扩能改造时从美国德莱塞兰公司引进的大型往复对称平衡式压缩机。本尿素装置配有3台二氧化碳压缩机（另外2台为小机组），两开一备；二氧化碳压缩机（P1）作为常开的大机组，1989年装置扩能至今未再进行过大的升级改造。
二氧化碳压缩机（P1）自投运以来，之前运行一直比较正常，但在近年来的几次年度检修中发现其2#曲拐差有超标的现象，第一次发现时间是2011年，由于其处理难度较大，处理时间又较长，且没有切实可行的修理方案，加之2#曲拐差虽有超标，但通常情况下对机组整体运行几乎无任何安全影响，所以一直未进行彻底处理；2015年调整曲拐差后，二氧化碳压缩机（P1）在无负荷空转运行不久2#主轴瓦突发烧瓦事故，导致曲轴2#主轴颈表面产生微裂纹、2#主轴瓦轴承座严重变形，检测发现轴承座同轴度存在较大偏差。以下对有关情况作一简介。
1 二氧化碳压缩机（P1）的结构形式
二氧化碳压缩机（P1）由美国德莱塞兰（DRESSERRAND）公司制造，电机直驱，为卧式对称平衡结构，分为五段，每段设有进出口缓冲罐、段间冷却器、油水分离器等辅助设备。机身设置在中间，面向电机方向。第一段、第三段气缸在机身的一侧，第二段、第四段、第五段气缸在机身的另一侧，第一段气缸和第二段气缸相对，位于机尾；第三段气缸和第四段、第五段气缸相对，靠近电机侧。
曲轴箱通过滑道、中体与气缸相连。同步无刷励磁电机通过刚性联轴器与曲轴连接，气动盘车器在联轴器处。压缩机曲轴由4个主轴承支撑，紧靠电机端的为1#主轴承，1#主轴承与2#主轴承之间有2个曲拐，3#主轴承与4#主轴承之间也有2个曲拐，每个曲拐上分别用连杆联接十字头、活塞杆和活塞组件。主轴承座内孔φ305 mm，主轴承采用薄壁巴氏合金轴瓦，每个主轴瓦上瓦盖装有1只热电偶，DCS可以直观地显示出各轴瓦的即时温度，轴瓦均采用油泵强制润滑。
2 主轴瓦烧毁事故及其原因分析
2.1 主轴瓦烧毁及轴承座变形事故经过
为优化调整二氧化碳压缩机（P1）2#曲拐差，利用2015年装置停车大修时间长的较好时机，通过曲拐差超差状态分析，认为在保持曲轴箱各轴承座不动的情况下只能对2#、3#主轴底瓦进行适当刮削，以改变2#、3#曲轴主轴颈位置。由于当时未深入地进行论证，没有仔细分析与比较国外进口的2#主轴薄壁瓦与国产标准薄壁瓦的特点，单纯地依据以往的检修经验，认为少量刮削巴氏合金层不会对曲轴轴颈等造成损伤，于是首先抽2#主轴底瓦进行瓦面研刮，由于随机提供的国外主轴瓦瓦面巴氏合金层太薄（约0.06 mm），经研刮曲拐差符合技术要求时，2#主轴底瓦已无巴氏合金层，考虑到有烧瓦的风险，为了能及时实时监测主轴瓦温度，在2#主轴瓦上瓦座上新增设了1只热电偶温度探头；3#主轴底瓦只轻研刮了接触点，曲拐差检测值最大0.035 mm，符合技术要求，回装。随后启动二氧化碳压缩机（P1）进入无负荷空转，1 h后DCS上显示2#主轴瓦温度骤升，随即无显示，紧停二氧化碳压缩机（P1），启动2台小二氧化碳压缩机运行。停机检查发现二氧化碳压缩机（P1）2#主轴瓦烧毁，宏观检查发现2#主轴颈表面有微裂纹，着色、超声波探伤检查也证实其表面微裂纹的存在，2#主轴瓦座检测有较大变形（直径方向变形达0.90 mm），瓦座同轴度发生较大偏移。
2.2 2#主轴瓦底瓦研刮后烧瓦事故分析
2.2.1 薄壁瓦主要特点
二氧化碳压缩机（P1）主轴瓦属典型的铜基合金薄壁瓦，相较于厚壁瓦，薄壁瓦具有弹性大、承压面比压小、导热快、加工精度高等特点。
（1）弹性大。薄壁瓦轴瓦的内径对轴瓦厚度的比值较小，弹性较大，即轴瓦的承载适应性较好，易变形，具有接近适应轴颈形状的能力，因而在检修装配中不需要研刮瓦面。
（2）承压面比压小。薄壁瓦轴承的比压（即对轴瓦单位面积的载荷）设计得比较小，在转数较高的工况下能接近或达到液体润滑条件，运转条件良好，可极大地延长轴瓦的使用寿命，保证长期持续工作。
（3）导热快。压缩机在初始正常开车和异常工况停车时，不可避免地使主轴瓦处于边界摩擦和半液体摩擦状态，而薄壁主轴瓦材料具有足够的抗挤压、抗疲劳强度能力，热稳定性、耐磨性好，具有较小的摩擦系数，薄壁瓦轴承合金较薄，导热快，适应性好。
（4）加工精度高。薄壁瓦的加工精度高，轴瓦与轴颈承载状况优良。
2.2.2 2#主轴瓦烧瓦原因分析
至事故发生时二氧化碳压缩机（P1）已投运26 a，曲轴以及曲轴箱组件均出现了一定程度的疲劳极限变形，曲轴也有微变形，曲拐差略有超差，为优化调整2#曲拐差而选择研刮2#主轴瓦的巴氏合金层，本身就具有较大的风险性。薄壁瓦弹性好，易于变形，轴瓦具有接近干式轴颈形状的适应能力，不需要研刮，同时薄壁瓦瓦衬较薄，工作面精度要求高，对薄壁瓦的壁厚误差要求严格，不能大于0.02 mm，这些特点决定了薄壁主轴瓦不能采用手工研刮，一旦研刮可能出现如下问题：① 轴瓦与轴颈贴合不均匀，润滑条件变差；② 轴瓦瓦面导热性能遭到破坏，散热状况变差；③ 轴瓦瓦面加工精度降低，轴颈承载状况发生改变。可见，2#主轴瓦烧毁、主轴瓦座发生变形、主轴颈表面出现不规则裂纹，正是研刮2#主轴瓦巴氏合金层所致，手工刮削破坏了薄壁瓦的加工精度，使巴氏合金层润滑条件发生了改变或遭到了破坏。
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