当推力轴承温度过高解决方法

 冶炼工艺用风所用压缩机的技术参数如下:流量=285m3/min、压力=444kPa、转速=11250r/min、功率=1125kW。传动结构:电机一增速机一压缩机,联轴器为弹性膜片结构;压缩机结构为四级叶轮串连在一根轴上。此压缩机从1998年开始运行,最初各项参数都正常,唯有推力轴承TE218温度过高。油温45℃,推力轴承温度就达98℃,油温调整为40℃,推力轴承运行温度为93℃;但设备运行不到半年,此轴承温度超过报警温度值100℃,设备自动停车。为维持生产,解除压缩机的联锁,推力轴承一直在报警温度以上运行。大修时解体,发现轴承推力盘表面划伤严重,无法使用。更换推力盘后,设备仅能正常运行3个月。
  一、推力轴承发热原因及排除
  1.故障原因
  故障原因可能有三个:(1)推力盘面粗糙度不够;(2)轴承面线速度过高;(3)轴承受力过大。经分析认为轴承受力过大是主要原因。压缩机转子是由四个叶轮和平衡鼓串联在主轴上,并有一个平衡鼓气室,TE218推力轴承在轴承盒末端,而TE201推力轴承工作温度为81℃,说明平衡鼓平衡力小于四个叶轮产生的轴向力,其上的气封间隙大而造成平衡鼓前后压差减小,降低了平衡力。更换气封后,TE218测点温度不再上升,保持在98~99℃,仍然接近100℃的报警值,说明轴承受力还偏大。
  2.故障处理
  (1)增加平衡鼓前后压差减小轴承受力
  要增大平衡力最直接的方法是加大平衡鼓的直径,但其改造难度大,成本高。另一方法是把平衡鼓后气室压力降低成负压,增大平衡鼓前后压差来提高平衡力。为此在平衡鼓后气室蜗壳处钻孔,用DN50管道连通至压缩机一级进气口,使平衡气室形成一定负压。如图1所示,经测试,在油温45℃下,TE218工作温度为93℃,TE201工作温度为83℃。

图1
  (2)利用电机磁力线不重合来减少轴承受力
  虽然平衡管解决了部分平衡力,但要达到完全平衡还需增加真空系统,但在压缩机上增加设备不仅结构复杂而且不便于操作。增速机传动齿轮为人字齿,从电机到压缩机间联轴器为弹性膜片联轴器,可以考虑用电机磁力来平衡推力轴承受力。在压缩机机组找正时,把联轴器轴向尺寸调整到最大(1.7mm),并通过调整使电机的磁力中心线与转子中心线位置偏离4mm,使电机运行时磁力与轴承受力方向相反,并通过弹性膜片联轴器传递,就可相应减少轴承受力。找正后,TE218轴承温度低了3℃,TE201温度为83℃。
  试运行时,TE218又出现温度返弹至94℃,检查发现瓦块发黑、轴承座中部有积炭,进一步分析认为是润滑油量小,轴承热量带不走造成的。
  二、润滑油带走热量偏小的原因
  (1)油量供给不足、油温过高;
  (2)润滑油变质;
  (3)供油、回油结构不合理。
  根据现场监控,油压>300kPa、油温45℃均正常。对轴承座结构进行分析,发现润滑油从轴承座的两侧供给推力轴承,但轴承并无排放点,形成死区,热量无法带走,因此产生积炭。为此在轴承座中部两侧钻两孔,在轴承压盖上靠近两孔处对外开两半槽增加排放点。改后推力轴承工作温度达到正常。
  ET218轴承改变回油后的润滑供油量将增加,会造成其它轴承供油量减小。因此必须把ET218轴承分配点的油压由280kPa调整至250kPa;其它轴承分配点的油压不变。
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