壓縮機軸瓦漆膜形成的原因及影響分析

作者：劉曉晨

（黔希煤化工投資有限責(zé)任公司）

摘　要：在化工生產(chǎn)中，壓縮機組在生產(chǎn)流程中作為提供驅(qū)動力和制冷源異常波動的主要設(shè)備，一直扮演著重要角色。由于機組設(shè)備故障維修周期較長，備品備件到位慢，若平時維護保養(yǎng)不到位，故障問題未能分析徹底，出現(xiàn)計劃外停車檢修狀況，就會對企業(yè)經(jīng)濟效益造成較大影響。本文結(jié)合某公司大修期間對機組軸瓦溫度及振動異常波動的原因進(jìn)行分析，簡要闡述在翻瓦拆檢過程中發(fā)現(xiàn)的漆膜問題及相應(yīng)的解決措施，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：漆膜；壓縮機；軸瓦；措施

壓縮機軸瓦漆膜現(xiàn)象形成的原因比較復(fù)雜，尤其是目前機組潤滑油分析指標(biāo)項目較常規(guī)，并沒有針對性地進(jìn)行漆膜傾向性檢查和對漆膜附著物進(jìn)行專項檢測。導(dǎo)致機組軸瓦漆膜產(chǎn)生后并沒有試驗數(shù)據(jù)支撐，也沒有較好的判斷手段。對于長時間運轉(zhuǎn)的壓縮機，潤滑油漆膜的形成是必然的，如果對機組產(chǎn)生了不利影響，就要找出漆膜形成的原因，必要時對潤滑油進(jìn)行更換或者采用樹脂吸附、靜電凈化過濾等方式減少或消除對機組運行的影響。

1　機組運行概況介紹

本公司使用的尾氣壓縮機由大型龍頭企業(yè)生產(chǎn)，采用抽汽背壓式汽輪機驅(qū)動。該壓縮機是三缸六段共二十二級葉輪結(jié)構(gòu)，低壓缸、中壓缸和高壓缸每個缸二段。三個缸體的第一段和第二段葉輪排列均為對排，以降低軸向推力。為了防止工藝氣外漏還布置了帶中間迷宮的雙端面串聯(lián)式干氣密封系統(tǒng)，該機組壓縮的氣體為氫氣6氧化碳混合氣。

機組2021整年運行較為穩(wěn)定，但低壓缸非驅(qū)動端支撐軸承溫度及振動時有波動，迅速上漲3—4μm后恢復(fù)，溫度同步上漲3—4℃。2021年5月大修期間對支撐瓦塊拆檢發(fā)現(xiàn)軸瓦上有棕黑色附著物，判斷是漆膜附著在巴氏合金上造成局部刮擦為振動和溫度異常波動的主要原因。軸瓦結(jié)碳情況圖及趨勢圖如圖1和圖2。

圖1  壓縮機徑向軸承軸瓦結(jié)膠情況

圖2  壓縮機低壓缸徑向軸承軸瓦溫度及振動波動趨勢

2　漆膜形成的原理

漆膜是一種棕黑色的非溶解性沉淀物，主要成分是高分子烴類聚合物，是潤滑油變質(zhì)及抗氧化性下降后的產(chǎn)物。它主要來自汽輪機油的氧化降解產(chǎn)物，在高溫、氧氣和金屬催化的多重條件下，潤滑油生成復(fù)雜的氧化物和不飽和化合物，比如醛、醇類等，這些物質(zhì)在潤滑油中逐漸堆積和溶解，當(dāng)濃度達(dá)到潤滑油的溶解度飽和時，會在循環(huán)的過程在軸瓦金屬表面沉積碳化，進(jìn)一步氧化縮聚形成漆膜，難以去除。漆膜形成的過程主要是一種化學(xué)反應(yīng)的方式，第一步就是基礎(chǔ)氧化反應(yīng)，空氣進(jìn)入油箱了，加上油箱溫度的升高會促進(jìn)氧化反應(yīng)的發(fā)生。軸瓦這一塊的局部溫度更高，會加速這個反應(yīng)的發(fā)生。氧化產(chǎn)物會被潤滑油吸收溶解，達(dá)到飽和后就會析出附著在金屬上。同時潤滑油溶解度達(dá)到飽和后析出的氧化產(chǎn)物也是可溶性漆膜向不溶性漆膜的轉(zhuǎn)化。高溫區(qū)域潤滑油向低溫區(qū)域的流動，溶解性的下降也導(dǎo)致不溶性漆膜的增多及附著。漆膜會造成軸瓦間隙改變、油膜形成不良、轉(zhuǎn)子動靜摩擦和機組規(guī)律性振動。

3　漆膜的形成對機組造成的危害

3.1 對機組軸瓦造成影響及損害

潤滑油氧化物、副產(chǎn)物等通過油循環(huán)會逐漸在軸瓦巴氏合金表面累積，特別是在高溫變低溫區(qū)域這一現(xiàn)象加速，也會在軸瓦的上油孔堆積堵塞油孔，影響軸瓦過油量，不利于軸瓦油膜的穩(wěn)定性，造成局部軸瓦散熱不好溫度升高，嚴(yán)重時導(dǎo)致軸瓦動靜部位摩擦，造成機組振動、軸瓦溫度波動、軸瓦損傷。

3.2 對油系統(tǒng)整體運行產(chǎn)生不利影響

氧化產(chǎn)物會溶解在潤滑油中，溶解度達(dá)到飽和后會析出，在油管和用油設(shè)備內(nèi)累積。如果附著在換熱器上面，堵塞換熱器列管，會造成油系統(tǒng)上油溫度升高，軸瓦降溫效果差；潤滑油內(nèi)不溶性漆膜的增多，也會導(dǎo)致油過濾器壓差上漲，泵出口壓力增高；過濾器后壓力降低，嚴(yán)重時候會導(dǎo)致油壓低機組停車；軸瓦剮蹭產(chǎn)生的污染物也會沉積在油箱中，加速潤滑油品質(zhì)進(jìn)一步劣化。

3.3 對調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生影響

潤滑油內(nèi)沉積物增多，會在整個油系統(tǒng)內(nèi)隨潤滑油循環(huán)，在調(diào)速系統(tǒng)高壓油管內(nèi)，在一些精密閥門管件中會堵塞，造成調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。特別是調(diào)速閥的錯油門滑閥、電液轉(zhuǎn)換器滑閥和速關(guān)組件卸荷閥等精密部件對油質(zhì)要求比較高，微小的雜質(zhì)可能就會對調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生危害，嚴(yán)重時會造成機組轉(zhuǎn)速失控、轉(zhuǎn)速波動大和機組誤動作跳車等事故。

4　漆膜現(xiàn)象發(fā)生的影響因素

4.1  潤滑油品質(zhì)

一般判斷潤滑油品質(zhì)劣化是不是造成漆膜產(chǎn)生的條件，得通過油品指標(biāo)分析來判斷。常規(guī)的潤滑油分析指標(biāo)顆粒度、酸值、抗乳化性和水分機械雜質(zhì)等不足以反應(yīng)出問題。判斷潤滑油的氧化指標(biāo)一般對油樣的旋轉(zhuǎn)氧彈值、油膜傾向指數(shù)、酚類抗氧化劑和胺類抗氧化劑含量進(jìn)行分析。而導(dǎo)致這些指標(biāo)惡化的因素是比較多的，比如主油箱密封不嚴(yán)或者隔絕氣保護效果差導(dǎo)致潤滑油與空氣長期接觸氧化；管道設(shè)備銹蝕對潤滑油產(chǎn)生污染加速氧化的發(fā)生；防雨措施失效或換熱器內(nèi)漏導(dǎo)致油內(nèi)進(jìn)水。這些因素都是導(dǎo)致潤滑油品質(zhì)下降的影響條件。一些特定機組的壓縮氣體也會和潤滑油中的酸性物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，例如氨氣工藝氣通過干氣密封、軸承箱等渠道污染潤滑油，與酸性除銹劑生成有機酸銨等，進(jìn)一步縮聚為高分子污染物。

4.2 軸瓦局部表面溫度較高

潤滑油在機組局部溫度過高，會加速降解過程產(chǎn)生漆膜，附著在這些區(qū)域。這比氧化的過程更快。特別是軸瓦部件油膜的厚薄程度決定了漆膜現(xiàn)象的嚴(yán)重程度。受轉(zhuǎn)子重量、軸向力、軸承結(jié)構(gòu)、上油量和上油角度等影響，油膜越薄部位漆膜現(xiàn)象越嚴(yán)重；在高溫區(qū)向低溫區(qū)流動的過程中，解析物的增大也會加速這一過程。

4.3 機組存在靜電流放電現(xiàn)象

機組都有導(dǎo)電釋放靜電的接地，若這些裝置沒有起到作用，局部的小摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，潤滑油導(dǎo)電性比較差，靜電累計在轉(zhuǎn)子上，當(dāng)產(chǎn)生放電現(xiàn)象時會造成瞬間高溫而引起漆膜的產(chǎn)生。

5　漆膜產(chǎn)生后的應(yīng)對措施

5.1 更換新的潤滑油或者置換一部分

機組潤滑油品質(zhì)下降導(dǎo)致漆膜的產(chǎn)生，影響機組的運行?？梢栽诰€置換一部分潤滑油，舊油放掉一部分再補入新油。等到機組停車時可以將潤滑油全部更換。油置換可以從根本上去除油內(nèi)污染物、增加氧化劑和減緩氧化的產(chǎn)生。如果油的型號不符合特定的工況，也可以更換具備抗氨性或其他理化性質(zhì)的潤滑油。

5.2 排查原因減緩漆膜的產(chǎn)生

漆膜產(chǎn)生的原因或潤滑油品質(zhì)下降的原因要排查清楚。更換新的軸瓦或換新油只會暫時讓工況恢復(fù)正常。如果主要影響因素仍存在的話，后續(xù)還是會逐漸有新的漆膜累積。比如如果是工藝氣漏入發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的漆膜，就要改造密封系統(tǒng)，隔絕工藝氣；如果是主油箱污染問題，就要找出并去除外界污染源；如果是軸瓦溫度過高，就要調(diào)整設(shè)定間隙，或改變注油方式注油量等來緩解漆膜現(xiàn)象。平時機組也要確保接地線完好，消除軸瓦放電現(xiàn)象。

5.3 采用專用過濾系統(tǒng)

受溶解度的影響，漆膜在潤滑油中也分為可溶性和不溶性兩種形式存在，并且有一定的動態(tài)平衡關(guān)系。普通的過濾手段如油過濾器、濾油機等受過濾精度影響，只能去除一部分不溶性漆膜，但也會造成可溶性漆膜向不溶性平衡轉(zhuǎn)移，達(dá)不到預(yù)期效果。

如果用專用的油膜濾油機，自帶有靜電凈化系統(tǒng)和樹脂吸附系統(tǒng)，可去除微小顆粒物，也可過濾吸附可溶性漆膜污染物，改變平衡方向，增加不溶性漆膜溶解空間，對可溶性和不溶性漆膜都有去除效果。

6　結(jié)語

離心式壓縮機一般都是作為化工流程的驅(qū)動及制冷等關(guān)鍵設(shè)備使用，占據(jù)著重要位置。機組的損壞維修周期較大，故障停車都會造成主力生產(chǎn)系統(tǒng)中斷，對企業(yè)經(jīng)濟效益產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。漆膜的產(chǎn)生是潤滑油長期循環(huán)運行的必然現(xiàn)象，有效的潤滑管理以及潤滑油理化指標(biāo)監(jiān)控是大機組管理的重要工作，如何減緩漆膜的產(chǎn)生以及減少漆膜對機組安全運行的危害，也是需要共同研究解決的問題。本文對漆膜的性質(zhì)和形成過程、影響漆膜生成的因素以及漆膜的危害、目前去除減緩漆膜影響的方法手段等做了簡單地歸納，以便在產(chǎn)生共性問題時，為同行提供一定的參考。

來源：今日壓縮機

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