원심압축기 베어링의 고온현상 트러블 슈팅

Abstract

압축기는 정유 공정에서 가스를 고압으로 압축하여 이송하기 하는 설비로 통상적으로 공정의 핵심설비로 관리된다. 본 논문에서 다루고 있는 원심압축기는 프로필렌 회수 공정에서 열펌프 역할을 하며, DE측면 틸팅패드 저널 베어링에서 비정상적인 고온 현상이 관찰되었다. 최초 설치 이후 해당 베어링은 78°C로 비교적 높은 온도로 기동 되었으며, 3년 가동한 뒤 2014년 갑자기 103°C까지 온도가 상승했다. 베어링 온도설계의 전반적인 상태와 설계 건전성을 검토하기 위해 트러블 슈팅 연구에 착수했다. OEM이 제공한 설계 데이터와 문서를 기반으로 윤활 상태와 온도해석을 수행했다. 주요 설계변수가 베어링 패드 온도에 미치는 영향을 평가한 결과, 먼저 베어링 간극 및 공급유량을 증가시키고, 오일 종류를 변경하고, 마지막으로 패드 간극 및 오프셋을 증가시키는 것이 베어링 패드 온도를 낮추는데 효과적이라고 판단했다. OEM과의 기술회의에서 SSV harshness 문제를 제거하기 위해 베어링 간극을 줄인 반면, 충분한 오일 공급량을 유지하지 못한 것으로 밝혀졌다. 상세한 설계 분석을 실시하여, 베어링 예압을 줄이고 오일 유량과 베어링 간극을 늘리는 방안을 최종적으로 적용하였다. 온도 해석으로부터 베어링 온도는 63°C까지 감소시킬 수 있을 것으로 예상되었으며, 2015년 베어링 교체 후 시험 가동 결과 65°C의 저온에서 안정화가 되었다. 베어링은 현 시점까지 저온 상태를 유지하고 있으며, 따라서 베어링의 고온현상은 완전히 해결된 것으로 결론을 지었다.