積碳對(duì)壓縮機(jī)危害的分析

江國(guó)建 王月 楊康 張富強(qiáng) 魏蘭（江西省天然氣投資有限公司上饒壓縮天然氣分公司， 江西 南昌 330096）

積碳對(duì)壓縮機(jī)危害的分析

江國(guó)建 王月 楊康 張富強(qiáng) 魏蘭（江西省天然氣投資有限公司上饒壓縮天然氣分公司， 江西 南昌 330096）

積碳是一種可燃性物質(zhì)，當(dāng)積累到一定厚度時(shí)，積碳層產(chǎn)生的熱量使其內(nèi)部溫度高于自燃溫度時(shí)，就可能引起自燃和爆炸。壓縮機(jī)運(yùn)行的性能情況直接影響場(chǎng)站的生產(chǎn)狀況，而壓縮機(jī)的積碳現(xiàn)象直接影響到機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我們應(yīng)該正視積碳的形成，了解積碳對(duì)壓縮機(jī)造成的危害，采取有效地預(yù)防措施，減少故障發(fā)生率，提高壓縮機(jī)運(yùn)行的安全性。文章分析了壓縮機(jī)積碳引起的原因，并結(jié)合日常生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)抑制積碳的形成、燃燒和爆炸進(jìn)行了探討，在此基礎(chǔ)上提出了避免事故發(fā)生的相應(yīng)預(yù)防措施。

壓縮機(jī)；積碳的危害；積碳的形成；預(yù)防措施

活塞式壓縮機(jī)在壓縮天然氣工藝生產(chǎn)中屬關(guān)鍵設(shè)備，壓縮機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀況，直接關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行，從而也直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，往往會(huì)造成一系列嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致設(shè)備停產(chǎn)、火災(zāi)爆炸、人身傷亡、環(huán)境污染等重大事故的發(fā)生。在壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生積碳現(xiàn)象，剛產(chǎn)生時(shí)部件表面為黑色，隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增加積碳的不斷積累，最終在機(jī)件表面形成硬質(zhì)沉淀物。形成的沉淀物會(huì)導(dǎo)致氣閥不能正常啟閉，也能減小氣流通道面積，增加氣體流動(dòng)阻力，甚至?xí)?dǎo)致活塞抱死在氣缸中，尤為嚴(yán)重的是當(dāng)積碳達(dá)到一定燃燒條件時(shí)會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生燃燒爆炸事故，造成設(shè)備的損壞，影響職工的人身安全。

1　壓縮機(jī)積碳的形成

造成壓縮機(jī)中形成積碳的原因有很多，一方面，在壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中潤(rùn)滑油常以少油、滴淋的形式與高壓、高溫氣體進(jìn)行接觸，容易使?jié)櫥脱杆傺趸冑|(zhì)，另一方面，在壓縮機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的高溫環(huán)境導(dǎo)致組分較輕的潤(rùn)滑油不斷蒸發(fā)而較重的油則殘留在氣閥、閥腔、活塞頂部、排氣通道中不斷受熱分解，脫氫聚合。其形成的產(chǎn)物與吸入的天然氣中的雜質(zhì)和壓縮機(jī)內(nèi)機(jī)件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的粉末混在一起，在高溫環(huán)境作用下沉積物不斷的反復(fù)加熱，即形成積碳。

壓縮機(jī)積碳的主要部件是：活塞、氣閥、曲軸箱、十字頭滑道、填料盒。

2　積碳形成原因

2.1潤(rùn)滑油油品質(zhì)量

積碳是潤(rùn)滑油本身的特性。為了控制積碳的生產(chǎn)速度，應(yīng)選用殘?zhí)贾敌?、基礎(chǔ)油好的潤(rùn)滑油，如選用不當(dāng)或者潤(rùn)滑油質(zhì)量差（如潔凈程度不高）的話，會(huì)使?jié)櫥涂篃嵫趸捕ㄐ越档?，殘?zhí)贾稻驮酱?。?dāng)壓縮機(jī)氣缸的排氣溫度過(guò)高時(shí)，組分較輕的潤(rùn)滑油不斷受熱、氣化形成油霧，在高溫作用下迅速氧化形成氧化物浮渣，與吸入的天然氣中雜質(zhì)和機(jī)件運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的金屬粉末等匯聚在一起，最終沉積在機(jī)件表面形成積碳。

2.2潤(rùn)滑油注油量

壓縮機(jī)氣缸注油量越多造成積碳的可能性也越大，但如果供油量不足將會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)、支撐環(huán)磨損加快，甚至發(fā)生氣缸鏡面拉毛等現(xiàn)象。很多時(shí)候操作人員為了避免氣缸因缺油而造成“拉缸”、“抱缸”等嚴(yán)重事故，常把注油量增大，又沒有掌握潤(rùn)滑油用量，過(guò)度潤(rùn)滑，其霧化效果變差。在確保有效的潤(rùn)滑條件下應(yīng)盡量減少氣缸潤(rùn)滑油的供給量，不僅能降低油耗，而且也能減少壓縮機(jī)結(jié)焦積碳的增多。壓縮機(jī)供油量與其運(yùn)行壓力、工況、氣體種類和密封環(huán)材料有關(guān)，在確保有效潤(rùn)滑的前提下，盡量采用少油潤(rùn)滑。

2.3入口過(guò)濾器

如果吸入的氣體中夾帶著灰塵、泥沙、固體雜質(zhì)等會(huì)嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的使用壽命，此時(shí)應(yīng)考慮在進(jìn)氣口安裝過(guò)濾分離器。氣體中的雜質(zhì)與潤(rùn)滑油匯聚在一起會(huì)產(chǎn)生硬化物，在高溫、高壓的雙重作用下形成黑色硬質(zhì)物，生成的積碳會(huì)影響活塞環(huán)、氣閥的正常工作，甚至堵塞油路，造成壓縮機(jī)故障。

2.4工作溫度

溫度過(guò)高是形成積碳的決定性因素。溫度越高，潤(rùn)滑油氧化分解的速度也越快導(dǎo)致積碳的形成速度也加快。溫度因素還需要考慮冷卻效果。如果風(fēng)冷量不足、結(jié)垢嚴(yán)重的話也會(huì)導(dǎo)致壓縮氣體溫度升高。

3　積碳對(duì)壓縮機(jī)的危害

當(dāng)較多的積碳存在進(jìn)氣閥、排氣閥及排氣管道內(nèi)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)、排氣閥關(guān)不嚴(yán)和動(dòng)作不靈活的情況，使得排出的氣體回流到氣缸內(nèi)再進(jìn)行二次壓縮，致使氣體溫度急劇上升。氣體溫度過(guò)高又加快了潤(rùn)滑油輕質(zhì)餾分的揮發(fā)及氧化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量來(lái)不及與外界進(jìn)行交換，造成排氣通道內(nèi)的溫度持續(xù)上升。當(dāng)溫度達(dá)到潤(rùn)滑油的自燃點(diǎn)時(shí)，積碳中的潤(rùn)滑油開始燃燒甚至發(fā)生爆炸。因此，由積碳引起的燃燒爆炸對(duì)壓縮機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)是個(gè)極大的威脅。

壓縮機(jī)在正常生產(chǎn)過(guò)程中，雖然積碳的形成不可避免，但氧含量不超過(guò)0.2%，操作溫度、壓力不超過(guò)限定值，積碳也不會(huì)發(fā)生自燃，更不會(huì)爆炸。盡管如此，積碳在壓縮機(jī)系統(tǒng)中也還是個(gè)不安定因素。

壓縮機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)的危害：①當(dāng)積碳附著在壓縮機(jī)各氣流通道上時(shí)，會(huì)減小氣流通道面積，造成吸氣量減小，增大氣流阻力，增加壓縮機(jī)的功耗，使壓縮機(jī)的性能嚴(yán)重下降。②當(dāng)積碳存在于壓縮機(jī)潤(rùn)滑油路時(shí)，會(huì)堵塞油路通道，潤(rùn)滑油冷卻回路無(wú)法進(jìn)行冷卻，壓縮機(jī)各個(gè)部件無(wú)法及時(shí)有效的進(jìn)行潤(rùn)滑，甚至出現(xiàn)燒瓦情況。③當(dāng)積碳附著于氣缸壁上時(shí)，會(huì)使氣缸與活塞之間的余隙減小，增加活塞運(yùn)動(dòng)阻力，使得壓縮機(jī)功耗增加。④當(dāng)積碳附著于活塞環(huán)、支撐環(huán)上時(shí)，會(huì)造成活塞在氣缸中出現(xiàn)卡死的情況，甚至出現(xiàn)氣缸鏡面拉傷。

4　預(yù)防積碳的措施

4.1嚴(yán)格控制潤(rùn)滑油用量和質(zhì)量

（1）選擇適宜的油品 選擇合適的壓縮機(jī)潤(rùn)滑油能有效的控制積碳的形成，在生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生或有微少的積碳量。選用合適的油品，要求其粘度、閃點(diǎn)、化學(xué)穩(wěn)定性都應(yīng)符合設(shè)備規(guī)定技術(shù)指標(biāo)。不同的季節(jié)，由于溫度變化相差很大，選用的潤(rùn)滑油品也不盡相同，選用專用的壓縮機(jī)潤(rùn)滑油，應(yīng)保證其閃點(diǎn)和黏度溫度高于排氣溫度。

（2）油量控制 嚴(yán)格控制氣缸的給油量，氣缸供油量不能太大也不能太少，過(guò)多的供油量會(huì)加快積碳的形成，太少氣缸無(wú)法達(dá)到有效的潤(rùn)滑，供油量控制尤為重要。生產(chǎn)過(guò)程中一般采用三層煙紙法判斷氣缸的供油量是否合理，這不僅可以降低潤(rùn)滑油耗，而且也能減少積碳形成的可能性。壓縮機(jī)首次試車的時(shí)候供油量一般會(huì)稍微偏高，磨合期過(guò)后調(diào)整至設(shè)備廠家提供的正常運(yùn)行的供油參數(shù)。

4.2嚴(yán)格控制排氣溫度

排氣溫度對(duì)潤(rùn)滑油氧化速度影響最大，排氣溫度應(yīng)控制在運(yùn)行的范圍內(nèi)。排氣溫度過(guò)高會(huì)使比功率增大（比功率是指壓縮機(jī)壓縮單位容積流量氣體所消耗的功率），氣閥、活塞等部件容易產(chǎn)生積碳。排氣溫度過(guò)高，不但會(huì)使得設(shè)備過(guò)熱，而且還會(huì)增大設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷，甚至?xí)鸱e碳燃燒。為提高換熱能力，降低排氣溫度，應(yīng)加強(qiáng)冷卻器管路清洗保養(yǎng)。

4.3及時(shí)檢修設(shè)備

及時(shí)對(duì)設(shè)備檢修，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，清理壓縮機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)中存在的積碳，減少燃燒源。填料盒、活塞環(huán)密封不良、氣閥故障等都會(huì)造成排氣量減小的情況，使得氣體二次壓縮，漏氣不但會(huì)造成其附近局部溫度異常，而且還會(huì)促使積碳的快速形成。通過(guò)觀察、對(duì)比壓縮機(jī)各級(jí)排氣溫度和壓力可以判斷故障部件及泄露情況，為避免事故發(fā)生，應(yīng)及時(shí)對(duì)填料盒、活塞、氣閥等部件進(jìn)行檢修，消除故障隱患。

4.4減少油品雜質(zhì)源

潤(rùn)滑油中混有雜質(zhì)不但會(huì)堵塞油路，造成壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件得不到有效的潤(rùn)滑，而且其中的雜質(zhì)附著在機(jī)件的表面會(huì)增加積碳的形成路徑。油品中的雜質(zhì)源除了來(lái)源于油品本身，還存在于生產(chǎn)過(guò)程中補(bǔ)油環(huán)節(jié)。應(yīng)規(guī)范壓縮機(jī)潤(rùn)滑油日常管理，對(duì)壓縮機(jī)補(bǔ)油各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，對(duì)需要補(bǔ)充的潤(rùn)滑油做到三級(jí)過(guò)濾（即抽油泵出口過(guò)濾，油壺入口過(guò)濾，補(bǔ)油時(shí)油壺出口過(guò)濾）。

5　結(jié)語(yǔ)

本文關(guān)于積碳對(duì)壓縮機(jī)危害的分析，旨在為實(shí)際生產(chǎn)遇到問(wèn)題時(shí)提供一些參考。

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［1］周永跟.活塞式壓縮機(jī)積碳事故分析及預(yù)防措施［J］.流體機(jī)械.

［2］伍曙光.積碳引起的空壓機(jī)后冷卻器自然原因分析及預(yù)防措施［J］.裝備維修技術(shù)，2009.2.

江國(guó)建（1988- ），男 ，漢族，江西上饒人，助理工程師，主要從事天然氣輸送、壓縮工作。