活塞壓縮機檢修中常見故障及處理措施

程治國，王保利

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200)

1 活塞壓縮機簡介

活塞壓縮機是工業(yè)生產中最常見的機械設備，在各行各業(yè)都有很廣泛的應用。通過活塞的反復運動，活塞壓縮機可以將工業(yè)用氣增壓至滿足生產的需求，或者輸送到其他任何地方。按照活塞式壓縮機作用氣體的不同可以分為脫碳壓縮機、新氫壓縮機、富氣壓縮機、原料尾氣壓縮機、燃料氣壓縮機和氫氣壓縮機。

在實際的使用工況下，不同的活塞壓縮機實際運行工況也各不相同，下文將詳細論述每一種活塞壓縮機的常見故障類型及處理措施。

2 活塞壓縮機檢修中常見的故障類型

2.1 脫碳壓縮機常見故障類型

脫碳壓縮機常見故障類型是壓縮機兩側的填料容易泄露，氮封超壓。填料泄露是由于脫碳壓縮機兩側的活塞桿存在不同程度的磨損，活塞桿的磨損導致壓縮機填料函中的填料對活塞桿補償失效，產生徑向間隙，最終使得填料泄露。氮封的作用是：1) 凡是對氣體有密封要求的，如爆炸氣，應設有氮封。2) 在靠近壓縮機氣缸側，還有填料密封，然后是氮氣密封，并且往復式壓縮機的密封主要靠填料密封，里面有幾組填料環(huán)，起減壓作用，氣缸內的壓縮氣體從氣缸往外經過一組填料后壓力逐減，它們通過前面泄露過來的壓力壓著填料環(huán)迫使它壓在這一填料室的壁上，起到密封作用，有些和梳齒密封一樣，還是會有泄露，這樣經過很多次之后，泄露出的氣體到隔離室的就很少了，此時氮封就起作用了，由于氮氣的循環(huán)流動性，可攜帶泄漏出的氣體到放空，起到監(jiān)控填料密封是否工作正常的作用。3) 氮氣本身是惰性氣體，可以用做氮封，防止密封系統(tǒng)的油品高溫氧化，發(fā)生爆炸。4) 如果沒有氮封，則泄露出來的介質聚集在汽缸與中間接筒的隔離室，與空氣一起形成爆炸氣，危險極大[1-2]。

根據詳細拆檢發(fā)現(xiàn)，氮封超壓是因為漏氣回收管路不通，導致泄露的氣體無法及時排出憋壓所致。

2.2 新氫壓縮機常見故障類型

新氫壓縮機常見故障類型主要是磨損過快，首先是一級氣缸支撐環(huán)、活塞環(huán)磨損程度過高，其次是二級氣缸套有不同程度磨損。新氫壓縮機供給氫氣，所以進出口的氫氣壓力差值較大，為了保障高壓力的氫氣供給，往往要采用多級反復壓縮的方式，這就導致了氣缸零部件的磨損會比較嚴重。根據拆機檢查的情況，一級氣缸的支撐環(huán)和活塞環(huán)的磨損十分嚴重，但二級氣缸內部未見明顯磨損。

2.3 富氣壓縮機常見故障類型

富氣壓縮機常見故障類型為一級氣缸滑道靠近曲軸側有5 cm的磨損間隙，二級氣缸輕微磨損。富氣壓縮機是催化裂化的重要設備，工作原理是將富氣(輕質有機氣體)進行壓縮后送入吸收系統(tǒng)進行分離。磨損及間隙的存在會導致氣體的泄露、壓縮達不到目標壓力等問題。

2.4 原料尾氣壓縮機常見故障類型

原料尾氣壓縮機最常見故障類型是二級氣缸排氣的溫度過高，尾氣是經過PSA變壓吸附的高溫氣體，高溫尾氣的長期作用導致了二級氣閥閥蓋O型圈被高溫碳化。碳化后的氣閥閥蓋密閉性和韌性都會受到嚴重影響，使設備無法正常運行[3]。

2.5 燃料氣壓縮機常見故障類型

燃料氣壓縮機常見的故障類型有二級氣缸支撐環(huán)、活塞環(huán)磨損過快，1-1、2-1氣缸輕微磨損。通過拆機檢修和詳細的檢查，發(fā)現(xiàn)(沈鼓)支撐環(huán)、活塞環(huán)的磨損十分嚴重，但是氣缸的磨損屬于輕微磨損，未見明顯的磨損變大[4]。

燃料氣壓縮機同新氫壓縮機類似，需要進行反復壓縮，支撐環(huán)和活塞環(huán)磨損較正常壓縮機會更大，如果磨損的支撐環(huán)和活塞環(huán)不及時更換可能會導致氣缸拉缸 ，造成更大的生產事故。

2.6 氫氣壓縮機常見故障類型

氫氣壓縮機常見故障較一般壓縮機更多，除了一般壓縮機都會有的磨損故障外還有一些特殊的故障。首先是氣缸支撐環(huán)和活塞環(huán)磨損過快，這個故障在燃料氣壓縮機中也是常見故障，氫氣壓縮機也屬于燃料氣壓縮機，因此，氫氣壓縮機出現(xiàn)該故障并不特殊。

另外氫氣壓縮機兩側的氣缸有磨損，根據拆機檢查，發(fā)現(xiàn)缸套鏡面出現(xiàn)臺階，可以判斷為軸側第一組活塞環(huán)長期磨損導致。還有一個特殊故障類型存在于氫氣壓縮機常見故障類型中，缸蓋冷卻水蓋板螺栓容易折斷。冷卻水蓋板螺栓折斷會導致蓋板松動，冷卻水外溢，降溫不足而過熱等故障。

3 活塞壓縮機檢修中常見故障的處理措施

3.1 脫碳壓縮機故障處理措施

脫碳壓縮機的常見故障類型是填料泄露和氮封超壓，通過拆機檢查，找到原因是活塞桿的磨損和回收管路的堵塞。因此，最直接的處理措施是更換新的活塞桿，疏通漏氣回收管路，使其通暢不堵塞。

更換活塞桿能夠防止填料的泄露以及油泥的流入，并起到很好的保護作用，疏通漏氣回收管路能夠保證氮封壓力的正常，保障設備、工序的有效運轉。

3.2 新氫壓縮機故障處理措施

新氫壓縮機主要故障都是因為磨損過大，一級氣缸的支撐環(huán)和活塞環(huán)都磨損嚴重，因此處理措施除了更換支撐環(huán)和活塞環(huán)之外，還需要尋找更加耐磨的材料替代原有的支撐環(huán)和活塞環(huán)，減少新氫壓縮機因反復壓縮產生的磨損。

二級氣缸套的磨損因為磨損情況未見明顯變大，因此只需要正常監(jiān)護運行，必要時更換二級氣缸套即可。

3.3 富氣壓縮機故障處理措施

富氣壓縮機常見的故障是磨損和變形，磨損是因為活塞和氣缸壁不配套，需要將有磨損的地方進行輕微打磨，使其能夠完整配套。至于滑板與滑道的變形，最可能的原因也是因為不配套，一點微小的震動導致出現(xiàn)間隙，然后間隙在活塞的反復運動中不斷被加大，所以也需要進行調整和修復，使之能夠順暢地進行反復運動。

3.4 原料尾氣壓縮機故障處理措施

原料尾氣壓縮機故障主要是高溫導致的二級氣閥閥蓋O型圈的高溫碳化，需要改進氣閥O型圈的材質，使其能在150 ℃的高溫中還能保持良好的理化性能和彈性。比如耐高溫乙丙橡膠(150 ℃)、丙烯酸酯(170 ℃)、硅橡膠(200 ℃)氟橡膠(240 ℃)材料等等。極端環(huán)境下可選擇全氟醚系列(320 ℃)，但不宜大范圍使用，畢竟價格太高了。

3.5 燃料氣壓縮機故障處理措施

燃料氣壓縮機的常見故障為支撐環(huán)、活塞環(huán)的嚴重磨損，方便快捷的方法是直接進行更換，防止繼續(xù)磨損導致更大的故障。在后續(xù)可以尋找耐磨損的支撐環(huán)、活塞環(huán)材料進行替代。

對于磨損情況沒有明顯增長和變大的氣缸，可以選擇先進行記錄，然后下次檢修時根據實際情況進行更換。對于磨損情況較為嚴重的氣缸更換氣缸套。

3.6 氫氣壓縮機故障處理措施

氫氣壓縮機常見故障多見于磨損，支撐環(huán)、活塞環(huán)磨損，兩側氣缸磨損，還有一個特殊故障，缸蓋冷卻水蓋板螺栓易斷。

對于磨損，支撐環(huán)和活塞環(huán)需要定期進行更換，同時需要尋找特殊、能夠耐受磨損的材料進行替換，保障支撐環(huán)和活塞環(huán)的正常工作。氣缸側的磨損需要對臺階處進行打磨，將臺階上下兩側磨平，并選擇磨損較大的氣缸更換氣缸套。氣缸的磨損相對平和緩慢，定期檢查和更換就能保障其正常工作。對于特殊的故障，缸蓋冷卻水蓋板螺栓頻繁易斷，除去定期檢查和更換蓋板螺栓外，還需要探究螺栓材質是否存在問題，通過更換其他材質的螺栓是否可以完全解決該問題。

4 結語

本文探究了脫碳壓縮機、新氫壓縮機、富氣壓縮機、原料尾氣壓縮機、燃料氣壓縮機和氫氣壓縮機六種壓縮機常見的故障類型及處理措施。

這六種壓縮機最常見的故障類型大多一致，都屬于磨損型故障，磨損最多的支撐環(huán)和活塞環(huán)，其次是氣缸，對于磨損最好的處理方式是更換和替代，先將磨損的支撐環(huán)和活塞環(huán)進行更換，同時尋找更加耐磨損的材料進行替代。

對于其他較為特殊的故障，大部分也是采用更換和替代的處理措施，比如原料尾氣壓縮機二級氣閥閥蓋O型圈的高溫碳化故障，同樣是先選擇更換故障部位，再選擇能夠耐高溫的其他材料進行替代。