壓縮機(jī)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(jī)組在生產(chǎn)流程中作為提供驅(qū)動(dòng)力和制冷源異常波動(dòng)的主要設(shè)備，一直扮演著重要角色。由于機(jī)組設(shè)備故障維修周期較長(zhǎng)，備品備件到位慢，若平時(shí)維護(hù)保養(yǎng)不到位，故障問(wèn)題未能分析徹底，出現(xiàn)計(jì)劃外停車檢修狀況，就會(huì)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益造成較大影響。本文結(jié)合某公司大修期間對(duì)機(jī)組軸瓦溫度及振動(dòng)異常波動(dòng)的原因進(jìn)行分析，簡(jiǎn)要闡述在翻瓦拆檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的漆膜問(wèn)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(jī)；軸瓦；措施

壓縮機(jī)軸瓦漆膜現(xiàn)象形成的原因比較復(fù)雜，尤其是目前機(jī)組潤(rùn)滑油分析指標(biāo)項(xiàng)目較常規(guī)，并沒(méi)有針對(duì)性地進(jìn)行漆膜傾向性檢查和對(duì)漆膜附著物進(jìn)行專項(xiàng)檢測(cè)。導(dǎo)致機(jī)組軸瓦漆膜產(chǎn)生后并沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，也沒(méi)有較好的判斷手段。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)，潤(rùn)滑油漆膜的形成是必然的，如果對(duì)機(jī)組產(chǎn)生了不利影響，就要找出漆膜形成的原因，必要時(shí)對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行更換或者采用樹(shù)脂吸附、靜電凈化過(guò)濾等方式減少或消除對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響。

1　機(jī)組運(yùn)行概況介紹

本公司使用的尾氣壓縮機(jī)由大型龍頭企業(yè)生產(chǎn)，采用抽汽背壓式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。該壓縮機(jī)是三缸六段共二十二級(jí)葉輪結(jié)構(gòu)，低壓缸、中壓缸和高壓缸每個(gè)缸二段。三個(gè)缸體的第一段和第二段葉輪排列均為對(duì)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(jī)組壓縮的氣體為氫氣6氧化碳混合氣。

機(jī)組2021整年運(yùn)行較為穩(wěn)定，但低壓缸非驅(qū)動(dòng)端支撐軸承溫度及振動(dòng)時(shí)有波動(dòng)，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(duì)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(dòng)和溫度異常波動(dòng)的主要原因。軸瓦結(jié)碳情況圖及趨勢(shì)圖如圖1和圖2。

圖1  壓縮機(jī)徑向軸承軸瓦結(jié)膠情況

圖2  壓縮機(jī)低壓缸徑向軸承軸瓦溫度及振動(dòng)波動(dòng)趨勢(shì)

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(rùn)滑油變質(zhì)及抗氧化性下降后的產(chǎn)物。它主要來(lái)自汽輪機(jī)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(rùn)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(rùn)滑油中逐漸堆積和溶解，當(dāng)濃度達(dá)到潤(rùn)滑油的溶解度飽和時(shí)，會(huì)在循環(huán)的過(guò)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(guò)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(huì)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(huì)加速這個(gè)反應(yīng)的發(fā)生。氧化產(chǎn)物會(huì)被潤(rùn)滑油吸收溶解，達(dá)到飽和后就會(huì)析出附著在金屬上。同時(shí)潤(rùn)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(rùn)滑油向低溫區(qū)域的流動(dòng)，溶解性的下降也導(dǎo)致不溶性漆膜的增多及附著。漆膜會(huì)造成軸瓦間隙改變、油膜形成不良、轉(zhuǎn)子動(dòng)靜摩擦和機(jī)組規(guī)律性振動(dòng)。

3　漆膜的形成對(duì)機(jī)組造成的危害

3.1 對(duì)機(jī)組軸瓦造成影響及損害

潤(rùn)滑油氧化物、副產(chǎn)物等通過(guò)油循環(huán)會(huì)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(huì)在軸瓦的上油孔堆積堵塞油孔，影響軸瓦過(guò)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(shí)導(dǎo)致軸瓦動(dòng)靜部位摩擦，造成機(jī)組振動(dòng)、軸瓦溫度波動(dòng)、軸瓦損傷。

3.2 對(duì)油系統(tǒng)整體運(yùn)行產(chǎn)生不利影響

氧化產(chǎn)物會(huì)溶解在潤(rùn)滑油中，溶解度達(dá)到飽和后會(huì)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(huì)造成油系統(tǒng)上油溫度升高，軸瓦降溫效果差；潤(rùn)滑油內(nèi)不溶性漆膜的增多，也會(huì)導(dǎo)致油過(guò)濾器壓差上漲，泵出口壓力增高；過(guò)濾器后壓力降低，嚴(yán)重時(shí)候會(huì)導(dǎo)致油壓低機(jī)組停車；軸瓦剮蹭產(chǎn)生的污染物也會(huì)沉積在油箱中，加速潤(rùn)滑油品質(zhì)進(jìn)一步劣化。

3.3 對(duì)調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生影響

潤(rùn)滑油內(nèi)沉積物增多，會(huì)在整個(gè)油系統(tǒng)內(nèi)隨潤(rùn)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(mén)管件中會(huì)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(cuò)油門(mén)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(duì)油質(zhì)要求比較高，微小的雜質(zhì)可能就會(huì)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生危害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成機(jī)組轉(zhuǎn)速失控、轉(zhuǎn)速波動(dòng)大和機(jī)組誤動(dòng)作跳車等事故。

4　漆膜現(xiàn)象發(fā)生的影響因素

4.1  潤(rùn)滑油品質(zhì)

一般判斷潤(rùn)滑油品質(zhì)劣化是不是造成漆膜產(chǎn)生的條件，得通過(guò)油品指標(biāo)分析來(lái)判斷。常規(guī)的潤(rùn)滑油分析指標(biāo)顆粒度、酸值、抗乳化性和水分機(jī)械雜質(zhì)等不足以反應(yīng)出問(wèn)題。判斷潤(rùn)滑油的氧化指標(biāo)一般對(duì)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(hù)效果差導(dǎo)致潤(rùn)滑油與空氣長(zhǎng)期接觸氧化；管道設(shè)備銹蝕對(duì)潤(rùn)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(rùn)滑油品質(zhì)下降的影響條件。一些特定機(jī)組的壓縮氣體也會(huì)和潤(rùn)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(guò)干氣密封、軸承箱等渠道污染潤(rùn)滑油，與酸性除銹劑生成有機(jī)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(rùn)滑油在機(jī)組局部溫度過(guò)高，會(huì)加速降解過(guò)程產(chǎn)生漆膜，附著在這些區(qū)域。這比氧化的過(guò)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(dòng)的過(guò)程中，解析物的增大也會(huì)加速這一過(guò)程。

4.3 機(jī)組存在靜電流放電現(xiàn)象

機(jī)組都有導(dǎo)電釋放靜電的接地，若這些裝置沒(méi)有起到作用，局部的小摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，潤(rùn)滑油導(dǎo)電性比較差，靜電累計(jì)在轉(zhuǎn)子上，當(dāng)產(chǎn)生放電現(xiàn)象時(shí)會(huì)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(duì)措施

5.1 更換新的潤(rùn)滑油或者置換一部分

機(jī)組潤(rùn)滑油品質(zhì)下降導(dǎo)致漆膜的產(chǎn)生，影響機(jī)組的運(yùn)行?？梢栽诰€置換一部分潤(rùn)滑油，舊油放掉一部分再補(bǔ)入新油。等到機(jī)組停車時(shí)可以將潤(rùn)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(hào)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(rùn)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(rùn)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(huì)暫時(shí)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(huì)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(wèn)題，就要找出并去除外界污染源；如果是軸瓦溫度過(guò)高，就要調(diào)整設(shè)定間隙，或改變注油方式注油量等來(lái)緩解漆膜現(xiàn)象。平時(shí)機(jī)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(guò)濾系統(tǒng)

受溶解度的影響，漆膜在潤(rùn)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(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。普通的過(guò)濾手段如油過(guò)濾器、濾油機(jī)等受過(guò)濾精度影響，只能去除一部分不溶性漆膜，但也會(huì)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(jī)，自帶有靜電凈化系統(tǒng)和樹(shù)脂吸附系統(tǒng)，可去除微小顆粒物，也可過(guò)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(duì)可溶性和不溶性漆膜都有去除效果。

6　結(jié)語(yǔ)

離心式壓縮機(jī)一般都是作為化工流程的驅(qū)動(dòng)及制冷等關(guān)鍵設(shè)備使用，占據(jù)著重要位置。機(jī)組的損壞維修周期較大，故障停車都會(huì)造成主力生產(chǎn)系統(tǒng)中斷，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。漆膜的產(chǎn)生是潤(rùn)滑油長(zhǎng)期循環(huán)運(yùn)行的必然現(xiàn)象，有效的潤(rùn)滑管理以及潤(rùn)滑油理化指標(biāo)監(jiān)控是大機(jī)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(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的危害，也是需要共同研究解決的問(wèn)題。本文對(duì)漆膜的性質(zhì)和形成過(guò)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(jiǎn)單地歸納，以便在產(chǎn)生共性問(wèn)題時(shí)，為同行提供一定的參考。

來(lái)源：今日壓縮機(jī)

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