离心压缩机轴承位置对转子稳定性的影响

（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110027 ）

离心压缩机轴承位置对转子稳定性的影响

兰洋，杨旭

（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110027 ）

通过对2MCL806两种不同止推轴承位置的转子结构的稳定性分析，得出采用这种方法提高转子稳定性的机型界限，提醒设计者在设计时，要具体问题具体分析，不要凭经验妄作推断。

离心压缩机；轴承；位置；转子稳定性

1 概述

在离心压缩机的设计过程中，转子的稳定性是必须要考虑的，影响转子稳定性的因素有很多，气流涡动、轴承参数等，本文只讨论轴承在转子中的位置对转子稳定性的影响。

在通常的设计中，常常是支撑轴承在转子的内侧，止推轴承在外侧，即止推轴承相当于转子系统上的一个外作用力点，处于外悬状态。当压缩机处于设备中间，即该转子不论是支撑端还是止推端，都连接设备，就是我们通常所说的该转子有两个轴伸端，即“两头挑”的状态。在这种情况下，在压缩机的止推端，考虑到有联轴器的外悬重量和止推盘的外悬重量，通常会把止推轴承和支撑轴承的位置互换，即支撑轴承靠近外伸轴头，内侧是止推轴承，这样虽然转子跨距略有加大，但外伸端加载点缩短，加载点也减少，所以转子的稳定性会更好。这种做法非常多，这里就不举例相应的稳定性计算，因为现场已经有多台这样的机组在运转，经实践检验运转很平稳。

2 具体分析

这种止推轴承和支撑轴承位置互调的方法，并不适合所有情况，下面以一台压缩机为例，分析两种情况的界限。

一台合成氨流程中的煤气压缩机，机组的配置形式是汽轮机拖动两台离心压缩机，其中的一台离心压缩机2MCL806是两侧连接设备，一侧连接汽轮机，一侧连接压缩机高压缸，即“两头挑”的状态。

结构一：常规结构，止推轴承靠近轴伸端，见图1。

图1 结构一：止推轴承靠近轴伸端

结构二：轴承位置互换后的结构，支撑轴承靠近轴伸端，见图2。

图2 结构二：支撑轴承靠近轴伸端

对两种结构的转子系统进行分析：

结构一：（1）转子模型的计算简图，见图3。

（2）稳定性分析结果。一级稳定性的分析结果（即横坐标为对数衰减率，纵坐标是交叉耦合刚度的曲线图），曲线显示了转子一阶正进动的对数衰减率和交叉耦合刚度之间的关系， QA代表预期交叉耦合刚度， Q0代表产生零对数衰减率时，要求达到的交叉耦合刚度。当支撑轴承间隙取到最小值时， Qo / QA=12.74，相应的对数衰减率δA =0.144，稳定性可以接受，不需要进一步进行二级稳定性分析；当支撑轴承间隙取到最大值时，Qo / QA=18，相应的对数衰减率δA =0.193，稳定性可以接受，不需要进一步进行稳定性分析，见图4。

图3 结构一的转子模型计算简图

图4 结构一的对数衰减率和交叉耦合刚度曲线图

结构二：（1）转子模型的计算简图，见图5。

（2）稳定性分析结果。转子一级稳定性的分析结果（即横坐标是对数衰减率，纵坐标是交叉耦合刚度的曲线图），图6中显示了转子的一阶正进动对数衰减率和交叉耦合刚度之间的关系， QA代表预期的交叉耦合刚度，Qo代表产生零对数衰减率时，要求达到的交叉耦合刚度。当支撑轴承间隙取到最小值时， Qo / QA=10.17，相应的对数衰减率δA =0.088，需要进一步的稳定性分析；当支撑轴承间隙取到最大值时，Qo / QA=15.9，相应的对数衰减率δA =0.101，稳定性可以接受，不需要进一步的稳定性分析，见图6。

图5 结构二的转子计算模型简图

图6 结构二的对数衰减率和交叉耦合刚度曲线图

3 结语

对于双轴伸端的离心压缩机，为了减少外悬加载点，通常将止推轴承的位置和支撑轴承的位置互换，让支撑轴承靠近轴伸端，使转子的稳定性更好。这种设计方法只适用于小机型的机组，即叶轮直径小的机组，大约的分界线是叶轮直径为700mm左右的机型（这个界限适用于单轴离心压缩机）。

这是因为当叶轮直径增大时，相应的支撑轴承直径和止推轴承也会增大，但止推轴承增大时，它的止推瓦块外径增大的多，相应的瓦块内径增大的少，即推力盘轴孔增大的少。由安装顺序决定，支撑轴承的直径肯定要比推力盘轴孔要小，这就导致支撑轴承直径要比没换位置前的要小，这大大影响了转子的刚性，进而影响了转子的稳定性。

TH133.3

：A

：1671-0711（2017）06（上）-0120-03