可倾瓦轴承常见故障分析及防治措施研究
时间：2023-04-17 16:40:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
赵聚运
中国石油天然气第七建设有限公司 山东青岛 266300
压缩机作为炼油装置重要设备，其运行直接影响着整个装置；
而轴瓦作为压缩机的重要部件，影响着压缩机的安全平稳运行。压缩机轴颈表面的线速度一般都很高，而且载荷较小，因此一般采用强制润滑的液体动压滑动轴承。可倾瓦轴承具有抗振性好、安全可靠、运行平稳、使用寿命长等优点，被广泛应用于压缩机中。但受到载荷、环境等因素的影响，可倾瓦轴承会出现各种故障，对压缩机的运行产生影响。因此，对可倾瓦轴承故障的产生和防治措施的全面掌握，具有重要的现实意义。
可倾轴瓦通常由3—5 个或更多个能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成。其中下瓦块可以承受转子的载荷，其余瓦块则可以保持轴承的稳定性，所以又叫活支多瓦形支持轴承，也叫摆动轴瓦式轴承。详见图1。
图1 可倾轴瓦组成及实物图
由于可倾瓦的瓦块能随着转速、载荷及轴承温度的不同而自由摆动，在轴颈周围形成多油楔，自动调整到形成油楔的最佳位置，且各个油膜压力总是指向中心。所以可倾瓦具有较高的稳定性和较大的承载能力, 还具有耗功小和能承受各个方向上的径向载荷等优点。其不足之处是结构相对复杂,安装检修较困难,成本较高。
2.1 轴瓦温度高、烧瓦
如果轴瓦与转子轴径之间没有润滑油，或润滑油压力不足，或其他原因，导致没有形成润滑油膜或润滑油膜被破坏的情况下，常会发生轴瓦温度高、烧瓦现象（图2）。
图2 可倾瓦烧毁图片
（1）轴瓦安装质量不到位：在轴承组装过程中，瓦块的球面垫销、垫块、垫片及挡油环如果安装不到位，会影响轴承间隙，阻碍瓦块的自由摆动，使瓦块与轴径接触不良，造成瓦块与轴径的动静摩擦，进而使轴瓦温度升高。
（2）润滑油品质不达标：润滑油使用时间过长或其他原因导致润滑油变质不达标，使润滑油膜不易形成，以至于发生烧瓦。
（3）油路故障：若润滑油管路上出现油路不畅、油温过高、油压过低等故障，如油箱空气滤清器或供油系统滤网破损，轴承供油不清洁，造成油孔堵塞；
油冷却器效果变坏，进油温度高，油的黏度下降；
供油压力过低，不能建立正常油膜；
润滑油带水，破坏油膜、腐蚀轴颈和轴承，这些问题都会引起轴瓦与轴径的摩擦，使表面温度迅速升高，从而造成轴瓦温度升高，时间一长演变成烧熔甚至抱轴等事故。
（4）轴瓦间隙不符合标准：由于产品质量问题或者检测方法的不正确，使轴瓦的实际间隙没有达到标准值，直接影响了润滑油膜的形成。间隙过小，润滑油不易进入到轴瓦与轴径之间的摩擦表面，油量减少，来不及带走摩擦产生的热量；
若间隙过大，则润滑油膜的厚度减小，不能把摩擦表面完全隔开，增加了烧瓦的故障产生几率。
（5）轴承接触点不合格：轴瓦的接触点不合格，也会造成轴瓦不能满足正常承载能力的要求，油膜难以形成，供油不足将使轴颈和轴瓦发生碰磨甚至直接进入干摩擦状态，造成轴瓦温度升高。
2.2 轴瓦振动大
（1）轴承间隙过大：轴瓦的间隙决定油楔的厚度,并直接影响轴的运转精度。轴瓦间隙过大会导致设备振动，减低主机稳定性和可靠性。
（2）轴瓦瓦背与轴瓦瓦座之间的配合不符合要求：轴瓦瓦背与轴瓦瓦座的配合关系到轴瓦的使用寿命，如果瓦背外径尺寸大于瓦座内径尺寸，会使轴瓦和瓦座变形；
如果瓦背外径尺寸小于瓦座内径尺寸，压缩机转动时，轴瓦会在瓦座内产生振动，对轴瓦伤害极大。
（3）轴承壳体配合松动：轴承在安装过程中，轴承盖与轴承座之间压得不紧，轴承套和轴承盖之间存在间隙，或紧固件安装不到位，使紧固力矩没有达到要求值，又无防松措施，导致转子工作时轴瓦松动，影响轴承油膜的稳定性，造成轴瓦振动。
（4）转子不平衡：压缩机转子因产品制造质量问题或者在运行中，转子轴等部件因裂纹、扩展、开裂、变形及零部件的松动和脱落、转子腐蚀、磨损等产生转子质量不平衡等，都会造成转子轴系失稳，导致轴承振动高，同时诱发油膜涡动与振荡，导致滑动轴承碰磨、损坏等。
（5）机组同心度对中不合格：如果机组同心度偏差过大，相互产生抗劲，导致实际运行工作中的两轴同轴度误差偏大，使联轴器﹑轴﹑轴承产生附加载荷，从而引起机械设备的振动﹑噪音升高。
2.3 轴瓦刮伤、合金碎裂
（1）润滑油等级不符合要求：润滑油的作用除了润滑减少摩擦以外，还具有一定的吸振和吸热降温的作用。润滑油的等级直接影响着压缩机的运行状态，等级不符合要求的润滑油会增加设备轴瓦的损耗，降低运行效率，使轴瓦产生不同程度的擦伤现象。
（2）润滑油不清洁：机组安装或大修后都先要进行油系统冲洗，通过油循环清除管道与油中的固体污染物（如金属屑、铸造砂、焊渣、金属氧化物、油漆膜和织物纤维等）。由于油系统冲洗时不一定冲洗的十分彻底，机组运行后，在振动、油温及油流速度变化的作用下，残留在部件、管路内的固体杂质仍会混入油中，在轴瓦的表面产生刮痕，严重时会造成轴瓦及轴径的磨损，诱发润滑油油膜涡动或油膜振荡。油膜涡动或振荡加剧轴承的振动和磨损，轴瓦超标磨损使得轴瓦间隙进一步增大，从而导致轴系振动值随之增大甚至严重超标，最终使滑动轴承包括轴承巴氏合金碎裂。
（3）产品质量不达标：巴氏合金松脱的原因多半是浇注前基体金属清洗不够，材料镀锡，浇注温度不够。当巴氏合金与基体金属松脱时，会导致轴承加速疲劳，润滑油窜入分离面，此时轴承将很快损坏。
3.1 针对轴瓦温度高
（1）加强轴瓦安装施工过程质量控制，组装前检查轴瓦零部件，保证无划痕、磕碰、毛刺、裂纹等缺项。将零部件清洗干净，组装后检查轴瓦各零部件安装牢固，瓦块能自由摆动，无卡涩现象。
（2）按照设备随机技术文件要求加注等级合格的润滑油。
（3）轴承组装时，轴承内部一定要保持清洁、无杂物，要检查轴承座上的供油孔和轴承箱体上的油孔是否吻合和畅通。在酸洗、吹扫合格后，进行润滑油管线安装，要求连接部位紧固力达标无泄漏。检查进油支线上的节流阀，要求能活动灵活，无卡涩，能完成进油量的调控；
检查润滑油站本体上的工艺流程，应畅通无阻，油泵、冷油器及过滤器运转正常。
（4）正确测量轴瓦间隙，若超出设备技术文件的要求值，则应进行调整或者更换。测量方法包括抬轴法、假轴法和测量法。抬轴法，即在靠近轴承的轴径处和瓦背处分别架设百分表，慢慢抬轴，直至瓦背上的百分表有微量触动后停止，得出两表的差值；
然后根据瓦块的块数，用此差值和相应的系数相乘，得出的积即为可倾瓦的间隙（图3）。假轴法，假轴的直径等于轴颈加上大约的瓦间隙值，测量时可以在轴上对称加垫或在瓦壳中分面加垫片，最后瓦间隙等于假轴颈加上或减去垫片的厚度。测量法，即分别测量二油楔、四油楔轴承的轴承座孔径（DA）、轴承环厚度（W1）、瓦块厚度（W2）及轴颈直径（d），按再公式[S2=DA- 2（W1+W2）- d]得出轴承间隙（S2）。
图3 抬轴法检测轴瓦间隙
（5）检查轴瓦与转子轴颈的接触：一般用涂色法检查轴瓦与转子轴颈的接触印痕，显示剂用红油或蓝油，涂层厚度约为0.003～0.006mm。在轴颈及轴瓦表面清理干净后，在轴颈表面均匀涂上色标，标记长度应大于轴瓦宽度；
均匀施力轻缓盘动转子后，取出下瓦，检查轴瓦的接触印痕。轴承下瓦底面中部的印痕沿轴线方向在轴瓦全长范围应连续、均匀分布，印痕长度应大于轴瓦宽度的90%。
3.2 针对轴瓦振动大
（1）按技术文件要求调整轴瓦间隙在适用范围以内，必要时可更换轴瓦。
（2）装配轴瓦时，必须保证轴瓦与瓦座接触面没有翘脚并接触均匀，不允许有间隙。如果有瓦背接触不好的情况，要对其进行刮研，并根据轴心位置进行调整。接触面经刮研后应符合规定的接触面积，轴瓦下瓦与轴瓦瓦座之间的接触面积不小于60%～75%。
（3）轴承上瓦盖按照规定力矩紧固后，轴承瓦背与瓦盖之间要求有0.02～0.05mm 的过盈量。
（4）高速运转的压缩机对于动静平衡的要求精度特别高。在进行动平衡检查前，应重点检查转子轴的整体装配紧力、轴径的表面粗糙度，以及设备技术文件中规定要求检测的部位在径向、轴向上的圆跳动度，确保转子轴整体的动平衡精度，避免转轴发生松动。
（5）按照设备技术文件中的冷态找正曲线值进行机组的同心度对中。机组初次运行之后，当设备达到正常运行条件时，各部位温度都稳定后，可进行热态对中检查。为了使轴的热态对中偏差尽可能接近零，必要时应对找正值加以修正。
3.3 针对轴瓦刮伤、合金碎裂
（1）加注设备文件中要求的等级合格的润滑油。
（2）正确掌握管线油冲洗要点，提高冲洗效果，缩短冲洗时间。除加大冲洗油量外，还应使油温冷、热交替变化，以8h 为一个循环周期，期间低温约25℃、高温约75℃。在进行油升温时，所有与油接触的管路都应升温，如果仍有管路未升温应查明原因并予以排除。冲洗过程中对管道，尤其是焊口部位，不时用木锤或铜锤敲击，以使杂质易于脱落。经冲洗油系统清洁度符合要求后，放出冲洗油，排尽系统中的残油，清理油箱、轴承座及齿轮箱、滤油器的内部，并清洗滤网；
然后向油箱注入合格的汽轮机油，油量为运行油量，并且加油时要采取措施防止油受到污染。
（3）定期对润滑油品质进行检测：机组在运行期间内，要以3 个月的间隔检查油质量是否正常（在头3 个月运行期间，规定每月检查一次）。如果不再符合所规定的指标值，应换新润滑油。杂质和水分两项至少每月检验1次，若机组运行正常，可适当延长检验周期。但如发现油中混入水分（油呈浑浊）时，应增加检验次数；
如果不再符合所规定的指标值，则应换新油。用GB511 方法测定，机械杂质含量在0.005%以下时，认为无杂质。用GB260 方法测定，试样的水分少于0.03%，则认为是痕迹。在仪器拆卸后接受器中没有水存在，认为试样无水。
（4）轴瓦安装前仔细检查轴瓦质量，表面应无损伤，合金层不应有裂纹、夹渣、空洞和重皮等缺陷，如有缺陷可提前进行修复及更换。
在炼油装置的正常生产中，轴瓦的稳定运行对压缩机及整个装置的长期稳定运行均有直接影响。所以对可倾瓦轴承在前期的安装质量控制方面要严格、仔细，将轴承故障消除在萌芽状态。发生故障时，要及时准确地判断故障发生的原因，并做出正确处理，以为机组的运行提供有力的保障。
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