改进合成气压缩机推力轴承结构，降低推力轴承温度

改进合成气压缩机推力轴承结构，降低推力轴承温度

刘广中，袁文强，张远，李浩男

(安徽泉盛化工股份有限公司， 安徽滁州）

摘要：离心式压缩机是一种专门用于输送气体并同时提高气体压力的机械设备。它在化工生产领域得到了广泛的应用和推广，成为了化工生产过程中不可或缺的关键设备之一。这种压缩机通过离心力的作用，将气体吸入并加速，然后通过扩压器将动能转化为压力能，从而实现气体压力的提升。其高效、稳定和连续的工作性能，使得离心式压缩机在化工行业中扮演着至关重要的角色，无论是用于输送空气、氮气、氢气等工艺气体，还是在合成氨、乙烯、丙烯等生产过程中，都发挥着举足轻重的作用。

关键词：合成气，压缩机，推力轴承，推力轴承温度

前言

安徽泉盛化工股份有限公司在2022年7月份正式启动了二期项目的运行工作。然而，在设备运行的过程中，我们发现了一个严重的问题：合成气压缩机的轴瓦温度异常，这导致了设备负荷始终无法得到有效提升。更令人担忧的是，推力瓦的温度也呈现出逐渐上升的趋势。这种情况使得设备无法确保长期平稳的运行，对整个生产装置的稳定性和安全性构成了潜在威胁。

为了应对这一挑战，我们公司决定采取一系列持续改进措施。首先，我们将对合成气压缩机的轴瓦和推力瓦进行彻底检查，以确定温度异常的具体原因。接着，我们将根据检查结果，对相关部件进行必要的维修或更换，以确保其在高温环境下也能保持良好的工作状态。此外，我们还将优化设备的运行参数，调整冷却系统，以降低轴瓦和推力瓦的温度，从而提高设备的负荷能力。

通过这些改进措施，我们有信心使合成气压缩机能够达到长周期稳定运行的目标。这不仅将确保设备的长期平稳运行，还将进一步提升整个生产装置的生产能力，为公司创造更大的经济效益。我们坚信，通过不断的技术创新和设备优化，安徽泉盛化工股份有限公司将能够克服当前的困难，实现更加稳定和高效的发展。

1.现状

自从去年八月份以来，我们公司的合成气压缩机在运行过程中遇到了一些技术难题。具体来说，高低压缸（V6-8和V6-9）的推力瓦温度一直呈现上升的趋势。即使在设备载荷仅为70%的情况下，高压缸的推力瓦温度已经达到了令人担忧的111度，而低压缸的推力瓦温度也高达103度。这一问题严重影响了合成气的产量，导致我们无法保证正常的生产量。更为严重的是，如果我们在这种情况下贸然提高设备的载荷，可能会导致推力瓦温度进一步升高，从而引发设备故障，甚至可能导致停车停产的严重后果。令人担忧的是，目前高低压缸的推力瓦温度仍在持续上升，这种趋势使得设备的长期稳定运行变得难以保障。因此，我们必须尽快采取有效措施，解决这一技术难题，以确保生产的安全和稳定。

2.原因确认

1 合成气压缩机推力瓦进油孔小且进油量低，供油不足，引起推力瓦温度高。

2 通过查阅图纸、和咨询专业厂家得知高、低压缸主推力瓦轴瓦结构材质为钢基体，这种材质热传导性能较差，易造成局部高温点和承载能力下降。

3 合成气压缩机高、低压缸平衡盘设计偏小，剩余不平衡力都作用在推力轴承上，造成推力轴承温度高

4 原平衡盘设计分析：

合成气压缩机高、低压缸平衡盘设计偏小，剩余不平衡力都作用在推力轴承上，造成推力轴承温度高。

实际平衡盘直径为250mm，平衡盘直径设计偏小，在正常工况下将推力盘直径增大到φ263mm ，通过实际运行效果对比，减小不平衡轴向力，减小推力轴承轴向力效果很明显。

5  检修时维修人员安装技术水平、工作责任心等对检修质量至关重要

3.对策与实施

方案一：在确保原推力瓦与推力盘接触面满足设计规范的前提下，对原推力瓦块的出油方向部分承载面进行改造，增设回油槽以形成油楔，确保充足的进油量，从而降低瓦块温度。

实施结果：轴瓦制造商根据方案一的要求对原轴瓦进行了改造。改造后，在载荷达到80%的情况下，最高瓦温降至108℃。然而，两个测温瓦块之间的温差仍然较大。

结论：此方案是可行的。

（1）轴瓦经过改造后，温度有了显著改善。

（2）尽管如此，改造并未完全达到预期目标，且在机组运行过程中，轴瓦温度的波动较大，无法确保机组的稳定运行。

方案二：调整进油孔尺寸，将原有的直径2毫米进油孔扩大至2.5毫米，以进一步确保充足的进油量。

实施结果：按照方案一的要求，轴瓦制造商对原轴瓦进行了改造。改造后，在载荷达到80%的情况下，瓦面最高温度测量为108℃，但推力瓦的温度仍旧偏高。

结论：此方案具有一定的可行性。

（1）轴瓦经过改造后，温度状况有所好转。

（2）尽管如此，改造并未完全达到预期目标，且在机组运行过程中轴瓦温度波动较大，这影响了机组的稳定运行。

方案三：通过理论计算分析与实际应用经验相结合，为了解决轴瓦温度过高的问题，我们计划对轴承材料进行改进，将原有的瓦块基体材料更换为铬铜合金材质。

实施结果：改造后，在模拟两种不同载荷和多种转速条件下，对铬铜基体与钢基体进行试验数据对比。在瓦块温度测试点，测得的温差超过10度，铬铜合金能够有效降低温度近10度（详细数据请参见图三）。

然而，在将改进后的轴瓦安装并运行一段时间后，实际使用中测得的数据与试验数据出现了偏差。

结论：此方案不可行。尽管改造后温度相比之前有所下降，但在机组满负荷运行的情况下，轴承温度仍然过高，无法满足机组的运行要求。

方案四：

1. 合成气压缩机的高低压缸平衡盘直径设计偏小。当前，平衡盘的直径为250mm。基于现场运行数据，设计人员进行了重新核算。他们发现，低压缸考虑的二次效应为1%，而高压缸考虑的二次效应为1.5%仍然不足。为了确保平衡，两个缸的二次效应推力值需要进一步增加，因此必须增大平衡盘的直径。

2. 进油瓦块的进油不畅，导致油膜形成不良。为了解决这个问题，需要对轴承瓦块进行改造，增加油楔以确保充足的进油量，并降低瓦块的温度。改进后的轴瓦外观将有助于提升设备性能。

4.效果检查

在对推力盘和轴瓦进行改进并安装完成后，我们开始实时监控压缩机的运行状况，并定期检查压缩机高低压缸的运行温度。截至2023年12月，合成气压缩机的高低压缸运行温度保持在正常范围内，设备运行平稳，未出现任何异常情况，这标志着我们已经实现了小组设定的目标。。

直接经济效益：改进后按照合成气压缩机满负荷运行情况：产量由改进前的48吨/时提高到57吨/时左右。理论值：（57-48）=9吨/小时。从2022年8月至2023年2月按载荷85%可多生产38880吨（按每吨净利润500元计算）38880*500=1944万元。按如今产量算相当于一个月的产量。

间接经济效益：1.保障合成气系统设备平稳运行，降低了合成系统停车风险，减少了人力资源浪费，避免了尾气排放对大气污染的风险。2.提高了产品产量，满足客户需求，增强了公司产品竞争力。