海上油田动力设备滑动轴承故障分析.doc

海上油田动力设备滑动轴承故障分析本文主要基于燃气轮机机组一种滑动轴承故障现象，分析海上油田润滑故障的主要影响因素，确定了故障原因，并给出了相应对策。机械设备润滑故障在设备机械故障中所占的比例越来越大,不少专家认为解决了设备的润滑故障就等于解决了设备80%机械故障。大型旋转设备，如电站汽轮机、燃气轮机等，通常采用滑动轴承支撑，而滑动轴承一旦发生润滑故障，对机组的安全运行往往会造成严重威胁。因此，分析和研究滑动轴承润滑故障，意义显著。中海石油（中国）有限公司湛江分公司广泛采用燃气轮机机组作为海上油田主要动力设备，而由于机组工作环境特殊，维修困难，因此，加强机组的滑动轴承润滑监控与管理尤为重要。本文主要针对中海石油（中国）有限公司湛江分公司海上油田主要动力设备的一种滑动轴承故障现象，分析海上油田滑动轴承润滑故障的主要影响因素，确定了故障原因，并给出了相应对策。故障描述中海中海石油（中国）有限公司湛江分公司采用SIEMENS公司的Typhoon机组作为海上油田发电机组，额定功率5200kW。润滑油采用的是美孚DTE系列VG46号滑油。美孚石油公司的DTE系列滑油，是常用的涡轮、齿轮、轴承、压缩机、真空泵及液压系统循环油。该系列滑油是由高度精练的基础油加上抗氧化及防锈剂配制而成，不易乳化，具有优异的防锈防腐蚀性能，包括抗盐水腐蚀，以及良好的抗磨损性能。2008年初，湛江分公司涠洲终端GTG1101B机组发生故障。机组启动时，轴振偏高，报警停机。开机检修发现，透平入口侧承受径向载荷的滑动轴承（即图1中编号27的部件）受损严重，从而导致机组振动过高，无法正常运行。滑动轴承常见故障及其影响因素滑动轴承常见故障包括磨损失效、气蚀失效、油膜涡动及油膜振荡、轴瓦温度过高等。2.1.磨损失效磨损失效包括磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损及腐蚀磨损。磨粒磨损通常是轴承表面与硬质颗粒发生摩擦，造成轴承表面划伤，材料脱落。对于燃气轮机机组，润滑油循环使用，可能带来系统其它部位磨损的金属颗粒，从而造成滑动轴承磨粒磨损。此外，滑油受到泥沙、灰尘等污染，也容易造成滑动轴承磨粒磨损。粘着磨损是滑动轴承表面局部点被撕脱，形成凹坑或凹槽的一种磨损现象。由于轴承实际接触面上应力分布不均匀，某些点接触应力过高，形成粘着点，相对滑动时会造成明显的磨损。对于燃气轮机机组，不平衡、不对中等因素往往很容易造成滑动轴承粘着磨损。疲劳磨损失效是滑动轴承的一种常见故障。疲劳会使轴承首先产生裂纹，继而裂纹扩展，最终形成疲劳剥落。剥落坑通常呈大小不一的形状，有时呈疏松的点状，有时呈虫孔状。轴承的疲劳源主要有轴承表面受到的交变应力，工作时磨擦热和咬粘现象产生的热应力，以及铅相腐蚀和渗出形成的疲劳源。腐蚀磨损包括电化学腐蚀、酸腐蚀、硫化物腐蚀等。通常润滑油氧化、酸化、乳化都会加速滑动轴承的腐蚀磨损。对于海上油田的燃气轮机机组，由于所处环境潮湿，且盐雾频繁，润滑油容易被氧化、酸化、乳化。因此，腐蚀磨损是海上油田滑动轴承常见的一种失效形式。滑动轴承磨损失效的原因还有很多，如滑油供油不良、滑油温度偏高而碳化，都会造成滑动轴承的磨损失效。2.2.气蚀失效气蚀失效是润滑油中的小油蒸气气泡，在滑动轴承压力较高区域破裂形成的压力波造成。滑动轴承发生气蚀失效，通常会在轴承表面出现不规则的剥落，但这种剥落一般较轻微。2.3.油膜涡动及油膜振荡轴承油膜涡动及油膜振荡，是由轴承油膜作用力引起的自激振动造成的。通常，滑油温度或油质异常会引起油膜涡动及油膜振荡。2.4.轴瓦温度过高轴承承载能力不足，滑油供油不充分，油质劣化，油膜涡动剧烈，机组超载运行等等因素，都会导致轴瓦温度过高。轴瓦温度偏高会加剧疲劳磨损，缩短轴承寿命；温度过高时，甚至会出现烧瓦、拉罐等现象，导致轴承失效。故障分析及处理仔细观察图2及图3，可以发现，滑动轴承下半区较上半区受损更为严重，这与旋转机械运行时受重力影响有关。此外，还可以发现，滑动轴承上半区只有少量磨损造成的线性痕迹，可与主轴外表面周向的磨损痕迹对应；而轴承下半区则不单单有磨损造成的线性痕迹，还有由温度过高造成大块的烧蚀块。根据这些现象，可以确定滑动轴承的故障类型为磨损失效或轴瓦温度过高导致失效。由于机组工作环境潮湿，且多盐雾，润滑油在这种环境下长期循环使用，容易氧化、乳化、酸化。润滑油的氧化、乳化、酸化，都会导致滑油粘度下降，滑动轴承工作表面不能形成良好的油膜，降低滑油的润滑效果，使金属处于直接接触的摩擦状态，应力集中严重，摩擦磨损严重，发热大，造成滑动轴承磨损甚至烧损。但是，考虑到该机组2007年才安装调试完成，运行时间较短；而选用的滑油又不易乳化，具有良好的抗氧化性、防腐蚀性及抗磨损性。因此，可以排除滑油性能变化从而导致滑动轴承润滑故障。不但滑油性能变化会导致润滑故障，滑油供油量不足也会导致润滑故障。供油量不足，会造成部分轴承工作面不能充分形成油膜，从而导致边界摩擦，甚至干摩擦，引起轴承摩擦副磨损或者烧损。根据这一思路，结合SIEMENS公司专家指导意见，更换滑动轴承后，采取了如下对策：3.1.清洗过滤器及滤芯，保障油路畅通，避免供油量不足。3.2.检查滑油泵，确保滑油供油压力及供油量。3.3.加强管道密封，堵塞漏油通道。再次启动后，机组运行正常。由此，可以确定，此次滑动轴承磨损及烧损是由于润滑油供给不足导致。4.1.涠洲终端GTG1101B机组2008年发生的滑动轴承润滑故障是由润滑油供给不足导致的。4.2.滑动轴承润滑故障的影响因素繁多，需综合考虑各方面的影响因素。4.3.海上油田动力设备由于工作环境潮湿，且多盐雾，润滑油容易氧化、乳化、酸化。因此，需正确合理的选用及使用润滑油。4.4.润滑故障在即将发生或刚开始发生之时，可以监测到温度、噪声、振动等一系列的参数的异常变化。及早发现这些异常，多做早期故障诊断，加强设备的维修保养，把机械设备的利用率提高到最高程度。第 5 页 共 5 页