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VSS406+VS205型氧压机止推轴承损坏原因及对策分析

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Analysis of the cause for damage of thrust bearing of Model VSS406VS205oxygen compressor and the countermeasuresZhang Guoping(Oxygen Generation Plant,Energy and Environmental Protection Department,Baoshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Fujin Road,Baoshan District,Shanghai 200941,P.R.China)Abstract:During run of Model VSS406VS205 oxygen compressor,the thrust bearing is seriously damaged,andafter eliminating possible causes,it is inferred that the said trouble is attributed to the approaching of the thrust gapto the upper limit. After taking corrective measures to decrease the thrust gap,the oxygen compressor runsnormally.Here,the technical parameters of oxygen compressor,and the structure and working principle of thethrust bearing are bfied,and the trouble-finding course,and implementation and verification of the correctivemeasures are detailed。

Keywords:Oxygen compressor;Centrifugal compressor;Thrust bearing:Bush oscilation;Thrust gap1 氧压机简介VSS406VS205型氧压机是宝钢-期项 目建设时从日本神户制钢所引进的大型离心压缩机,由电机驱动并通过变速齿轮箱增速,1 1级压缩 ,分高、低压两段布置,分列于电机的两侧。氧压机额定工况下的运行参数:排气量17000 m /h;进气温度26 oC;排气温度40 oC;进气压力0.02 MPa;排气压力2.94 MPa;低压段转速9560 r/min,高压段联轴器转速 13410 r/min;电机功率3300 kW。

VSS406VS205型氧压机的止推轴承采用金斯伯雷 (Kingsbury)止推轴承○斯伯雷止推轴承是-种层叠式自动均衡轴向载荷的止推轴承,由若干个止推瓦块 (-般为 6~ 12个)以及同等数量的上水准块、下水准块、基环等组成。止推瓦块与上水准块、上水准块与下水准块以及下水准块与基环之间的接触均为点、线接触,如图 1所示。在运行过程中,如果其中-个止推瓦块承受的载荷与收稿日期:2012-03-28;修回日期:2012-08-08作者简介:张国平,男 ,工程师 ,1998年浙江大学能源系毕业 ,现在宝山钢铁股份有限公司能源环保部制氧分厂工作 ,机械设备区域工程师。

· 61·其他瓦块有差别,就会引起整组瓦块所受载荷不平衡。这时上下搭接的上、下水准块就会自动调节每个止推瓦块与止推盘的间隙,直到每个止推瓦块上所承受的载荷相同,止推轴承重新建立新的平衡,在每个瓦块与止推盘问建立稳定的承载油膜。因此,金斯伯雷止推轴承比其他类型的止推轴承具有更强的承载能力和适应性,在大型离心机械上得到广泛应用。

4图 1 金斯伯雷止推轴承展开示意图1-止推盘 2-止推瓦块 3-上水准快4-下水准块 5-基环2 故障现象在-次例行的油过滤器清洗作业时,发现氧压机排出的润滑油中有大量的金属微粒。在检查压缩机油路系统时发现低压段的副推轴承严重损坏,同时轴承座上有明显的磨损沟槽。低压段止推轴承及轴承座结构如图2所示。

4 6 3 5 2 6图2 低压段轴承和轴承座结构示意图l-转轴 2-主推轴承 3-副推轴承4-轴承座 5-转子推力盘 6-调整垫片3 故障原因分析- 般而言,止推轴承受损往往与压缩机转子在. 62 。

运行过程中的轴向力超标有关。但氧压机在运行过程中各项参数特别是轴位移以及止推轴承温度都显示正常,因此故障原因很可能不是轴向力超标。主推轴承和副推轴承的推力瓦块接触瓦面乌金也未发生过热磨损的现象,表明主推轴承和副推轴承在运行中受到的轴向力正常。

根据副推轴承和轴承座的受损情况来看,副推轴承的推力瓦块失稳并产生径向的高幅振荡,振荡造成其外周缘不断冲击轴承座内表面,形成了磨损沟槽,同时瓦块的外周缘产生变形;瓦块的抖动还造成轴承基环内缘疲劳断裂。

排除了运行过程转子传递异常的径向载荷造成推力瓦块失稳的可能性后,检查各瓦块、水准块的支撑点,未发现异常磨损的痕迹,同样也排除了瓦块失稳使支撑点磨损过度造成晃动的因素。

在寻找原因未果的情况下,又仔细检查了系统的安装情况,其中-个数据引起了注意。低压段转子的轴向窜动即止推轴承的止推间隙为 0.33 mm,虽未超过厂家给出的标准值 (0.20~0.35 mm),但已接近上限值〖虑到这次损坏的是副推轴承,副推轴承在运行过程中不受转子的轴向力作用,处于-个相对自由的状态,而止推间隙偏大可能会造成油压的脉动进而影响副推轴承瓦块的平稳。要减少这种影响,就要解决影响油压脉动的因素。经过分析,认为提高副推轴承局部油压可减轻油压脉动的症状,提高瓦块在运行中的平稳程度。

4 改善措施由于缺乏足够的理论依据作为支撑,因此这种判断还需要通过试验进行验证。

润滑油在金斯伯雷止推轴承的流动方向如图 3所示。由图3可知,扩大进油孔的孔径和减小止推间隙都能够提高局部油压。

4。1 扩大进油孔的孔径将副推轴承侧进油孔的直径 由8 mm扩大至9 mm,进油孑L前端的油流量孑L板孔径由 10 mm扩大至 11 mm。需要指出的是,进油孔和流量孑L板扩大可能会使润滑油流量分配不均,进而影响其他部位的润滑。为了观测这种可能的变化,反复进行了几次试验,观察其余各润滑点的油压和油温情况,最终确定上述变化不会显著影响润滑油流量分配。

进油 轴承座图3 润滑油在止推轴承内流动方向4.2 减小止推间隙重新加工-副止推轴承的调整垫片,将厚度增加0.08 mm,替换原副推轴承的调整垫片,使止推间隙由原来的0.33 mm减小至0.25 mm,但仍在标准范围内。

在采取以上改善措施的同时,进行了轴承座磨损沟槽的修复。最终采用高分子材料修补剂进行黏接修补,然后加工表面,使其恢复到原有轴承座内※ ※表面的尺寸精度和表面硬度。

5 修复效果修复工作结束后对设备进行试运行,为保险起见,必须保证设备连续运转,且运转中保证工作流量的稳定。运转时间按照 3小 时、1天、1周、1个月依次延长,间隔进行低压段止推轴承的解体检查。每次检查 中均未发现副推轴承异常 (事先在副推轴承的扇形瓦块内缘和外缘涂上红色标记油作为检验标记),轴承座原来磨损的部位也未出现磨损沟槽。经过五个月的连续运转,再次检查修复部位,未出现新的磨损现象,氧压机轴承振动值、温度等各项机械性能参数也未发生明显变化。

可见,对氧压机止推轴承实施的改善措施效果明显,也说明对瓦块失稳原因的分析在方向上是正确的。通过扩大进油孔径和减小止推间隙来提高止推轴承局部油压和油流量的措施可行且有效,只要仔细谨慎、控制得当,不会产生影响运行的其他副作用。

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