ZTY310H7“×4”壓縮機(jī)組動力缸內(nèi)壁點(diǎn)坑成因及預(yù)防措施分析

摘 要 本文主要對中原油田天然氣產(chǎn)銷廠ZTY310壓縮機(jī)組動力缸內(nèi)壁出現(xiàn)點(diǎn)坑問題進(jìn)行分析，通過查閱相關(guān)資料與現(xiàn)場分析，得出了動力缸內(nèi)壁出現(xiàn)點(diǎn)坑的主要原因。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況提出天然氣增壓機(jī)組及配套設(shè)施安全運(yùn)行的建議，以提高增壓設(shè)備的完好性。

關(guān)鍵詞 壓縮機(jī)組；動力缸；點(diǎn)坑成因；預(yù)防措施

中圖分類號 TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）112-0114-01

中原油田文23氣田天然氣脫水站的兩臺成都壓縮機(jī)廠生產(chǎn)的ZTY310H7”×4\"天然氣壓縮機(jī)組于2005年10月投產(chǎn)。截止2011年8月30日兩臺機(jī)組均以運(yùn)行34000小時以上。為了機(jī)組的安全運(yùn)行，于2011年8月31日對壓縮機(jī)組進(jìn)行大修。

2011年8月31日對中原油田天然氣脫水站1號機(jī)組進(jìn)行大修前預(yù)檢工作時，發(fā)現(xiàn)動力二缸氣缸鏡面的鍍層一些點(diǎn)坑存在。這些點(diǎn)坑分布在動力二缸鏡面5：00至7：00的位置，形狀呈不規(guī)則多邊形，大小不一，因點(diǎn)坑形狀不規(guī)則且過小無法利用現(xiàn)有量具對點(diǎn)坑深度進(jìn)行測量，但用手觸摸明顯有凹坑感；同時還發(fā)現(xiàn)有少量的小眼。在6：00位置左右有輕微的拉傷痕跡。隨即，維修人員對二號機(jī)組的動力缸也進(jìn)行了檢查，檢查結(jié)果是：動力二缸內(nèi)壁也存在著點(diǎn)坑，其分布狀況和形狀與一號機(jī)大致相同。

1 動力缸工作原理

天然氣脫水站ZTY310機(jī)組為成都天然氣壓縮機(jī)廠生產(chǎn)的整體式壓縮機(jī)組。該壓縮機(jī)組動力部分是一個典型的二沖程燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，曲軸每旋轉(zhuǎn)一周動力活塞就有一個作功沖程。活塞向氣缸頭運(yùn)動過程中，活塞首先關(guān)閉吸入口，然后關(guān)閉排出口，封住從噴射閥進(jìn)入的燃料氣與從空氣的混合物，在接近壓縮沖程的末了由火花塞點(diǎn)火燃燒，燃燒產(chǎn)生燃燒氣壓力、溫度升高迫使活塞向曲柄方向運(yùn)動，直到活塞運(yùn)動到排氣口，將燃燒廢氣排出。當(dāng)活塞進(jìn)一步向曲柄方向運(yùn)動時進(jìn)氣口打開，壓縮沖程中進(jìn)入活塞后部具有一定的壓力的空氣成掃氣泵，在此壓力下，新鮮的空氣由進(jìn)氣口進(jìn)入活塞頭部空腔，并吹掃殘留在缸內(nèi)的廢氣。

2 點(diǎn)坑形成原因分析

動力缸點(diǎn)坑主要形成于5：00至7：00的位置，其他位置成零星分布。經(jīng)分析：這是由于動力缸內(nèi)壁5：00至7：00的區(qū)域由于磨損造成動力缸鍍層變薄，強(qiáng)度降低。造成動力缸異常磨損的原因有以下幾種情況：1）動力缸活塞環(huán)在重力作用下，造成的接觸磨損；2）潤滑油注入量不夠，潤滑效果不理想造成氣缸壁與活塞環(huán)的干磨擦；3）燃料氣氣質(zhì)內(nèi)的動力缸內(nèi)積碳的聚集造成動力活塞；4）空氣過濾系統(tǒng)效果差，造成的固體顆粒進(jìn)入氣缸的異常磨損。

2.1 動力缸接觸磨損原因分析

動力缸活塞環(huán)在重力作用下，造成的接觸磨損，且動力二缸內(nèi)壁鏡面5：00至7：00的位置有輕微的拉傷，用手進(jìn)行觸摸有凸凹感。從現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)看，動力缸垂直方向的直徑為381.03 mm，水平方向上的直徑為380.99 mm，垂直方向上比水平方向上的直徑大0.04 mm。動力缸兩側(cè)潤滑油孔周圍鏡面平整、光滑。

2.2 潤滑原因分析

動力缸燃燒室溫度較高，高溫使?jié)櫥偷恼扯却蟠蠼档?，不易形成油膜，在高溫狀態(tài)下的氣缸內(nèi)壁的油膜還可能被燒掉，形成積碳，造成氣缸燃燒室內(nèi)壁與活塞環(huán)之間的干摩擦。從圖一看出，在動力缸內(nèi)壁的三個注油點(diǎn)（上、左、右）位置潤滑較好，內(nèi)壁光亮，其余位置潤滑不好。主要是由于動力缸內(nèi)的異常物質(zhì)使得內(nèi)壁粗糙，阻力增大，三個注油點(diǎn)的潤滑油不易被動力活塞環(huán)刮到其他位置，導(dǎo)致磨擦阻力大，形成異常磨損。

2.3 燃料氣原因分析

機(jī)組2005年投運(yùn)初期使用的是文23氣田氣井氣氣，經(jīng)過脫水凈化后作為壓縮機(jī)組的燃料氣和工藝氣。隨著中原油田天然氣產(chǎn)銷廠天然氣事業(yè)的發(fā)展，壓縮機(jī)組的燃料氣逐漸由自產(chǎn)氣轉(zhuǎn)換為外來氣，天然氣的組分也在逐漸的發(fā)生變化，甲烷含量逐年下降，乙、丙、丁烷含量從2008年的2.2463%上升到2011年的4.1168%。

乙、丙、丁烷含量的逐年上升，這就造成燃燒室內(nèi)的燃料混合氣的燃燒速度變快。同時燃料氣中C含量的比例增大，若需要完全燃燒就需要充足的空氣參與燃燒。若不能達(dá)到過氧燃燒的標(biāo)準(zhǔn)，動力缸內(nèi)就極易產(chǎn)生積碳，造成燃燒室體積減小。

同時，未經(jīng)過深度脫水的天然氣經(jīng)過長距離輸送，天然氣中的水分子經(jīng)過降溫以及流態(tài)變化等因素的影響，形成飽和態(tài)的水蒸氣，這些含有飽和水蒸氣的天然氣進(jìn)入到動力缸內(nèi)燃燒后，極易形成污垢，久而久之就會形成顆粒狀的污垢。這部分顆粒在高溫、高壓和震動的作用下發(fā)生脫落，進(jìn)入到動力缸下部磨損動力缸壁和動力活塞環(huán)，嚴(yán)重時會造成氣缸壁拉傷。

2.4 空氣濾清器原因分析

由于春季風(fēng)沙較大，造成空濾器壓差經(jīng)常超過規(guī)定值?？諡V器壓差過大，不僅使熱效率降低，而且會加劇積碳的生成和灰份沉積。沙漠式濾清器本體與濾芯接觸的密封膠條由于使用時間過長，存在老化和膠條脫落情況，造成密封效果不好，從而導(dǎo)致空氣中的塵土被吸入動力缸燃燒室，大部分粘附在氣缸燃燒室內(nèi)壁形成磨料磨損，且初磨時雜質(zhì)棱角最銳利，增大了氣缸燃燒室的磨損。

3 結(jié)論

動力缸的基體材料為灰口鑄鐵，其中的碳主要以石墨形式存在，相當(dāng)于在鋼的基體上分布著石墨，石墨作為一種非金屬夾雜物，破壞了合金組織的連續(xù)性，石墨的強(qiáng)度比起金屬來差得多，可以近似地把它看成為“微小的裂縫或空洞”。同時，灰口鑄鐵在鑄造過程中由于其特性存在著疏松現(xiàn)象，這就造成動力缸基體表面存在著非連續(xù)性和非均質(zhì)性，其表面的孔隙和空洞為動力缸內(nèi)壁點(diǎn)坑的形成提供了塌陷空間。從壓縮機(jī)廠提供的技術(shù)資料看，動力缸基體為灰口鑄鐵，內(nèi)壁有0.22 mm厚的鍍鉻層。經(jīng)過計算，可以得知0.22 mm的鍍鉻層被磨掉0.04 mm，鍍鉻層變薄，基體表面硬度降低，這為動力缸內(nèi)壁塌陷創(chuàng)造了有力的條件。動力缸內(nèi)壁在高溫高壓氣體的連續(xù)作用下，當(dāng)石墨和疏松現(xiàn)象產(chǎn)生的塌陷空間被壓實(shí)，動力缸內(nèi)壁點(diǎn)坑隨即形成。

4 建議及預(yù)防措施

1）定期對氣質(zhì)進(jìn)行檢測，并根據(jù)氣質(zhì)檢測結(jié)果及時調(diào)整機(jī)組參數(shù)，同時還應(yīng)進(jìn)行H2S的檢測。

2）將燃料氣過濾分離器濾芯檢查內(nèi)容加入到壓縮機(jī)組年保工作量當(dāng)中，年度保養(yǎng)時必須拆開燃料氣分離器清洗及檢查濾芯，對出現(xiàn)缺損、凹凸不平的濾芯及時進(jìn)行更換。

3）加強(qiáng)機(jī)組用潤滑油的入庫化驗(yàn)、日常檢測、儲存工作。每月定期在用油品進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)異常及時進(jìn)行更換。

4）在機(jī)組日常運(yùn)行過程中還應(yīng)注意注油器的工作狀況，及時調(diào)整注油器的注油量到規(guī)定的要求，保證動力缸潤滑良好。

5）建議加強(qiáng)壓縮機(jī)組的運(yùn)行檢查，每季度檢查動力缸內(nèi)壁情況，并適當(dāng)調(diào)整增大動力缸注油量。

6）建議采用更適合現(xiàn)場情況的整體臥式降噪型空氣進(jìn)氣總管，壓縮機(jī)空氣進(jìn)氣量有效增加，減少積碳的形成。

參考文獻(xiàn)

[1]宋如茂.熱態(tài)時壓縮機(jī)不起動故障的檢修[J].家庭電子，2005，17.