往復壓縮機檢維修過程分析及探討

陳洪巖 ，劉思源 ，李琳琳 ，劉曉斌

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300000)

1 引言

目前，隨著氫能利用的不斷開發(fā)及原油加工的深度不斷增加，加氫精制、加氫裂化、丙烷脫氫等裝置也隨之誕生，這些裝置的核心重型設備都是大型往復壓縮機，為了使壓縮機長期維持在正常高效運轉狀態(tài)，減少零件發(fā)生意外損壞的可能性，做好壓縮機的檢維修工作則顯得尤為重要。下面我們以循環(huán)氫壓縮機為例，來具體探討檢維修過程中的注意事項及問題處理措施。

2 機組運行情況簡介

某公司丙烷脫氫裝置的循環(huán)氫壓縮機自開車以來，累計運行 3900 h，在此期間機組經常出現故障，非計劃停車10次；其中檢修多次發(fā)現，支撐環(huán)、活塞環(huán)、密封環(huán)磨損程度相當嚴重，對后期安全生產帶來了嚴重威脅；具體見下面詳細闡述。

3 檢修過程分析及問題處理

檢修是根據設備離線采集狀態(tài)數據、在線監(jiān)測動態(tài)數據、潤滑油液分析數據、電機電流分析數據、設備性能監(jiān)測數據、外觀檢查情況等動態(tài)數據進行綜合分析、診斷設備故障，通過故障特征信號的提取、監(jiān)測來診斷或預測故障或故障發(fā)展趨勢設備故障發(fā)展趨勢，在此基礎上確定設備維修內容、維修時間或間隔期等內容[1]，對安全生產具有指導性意義。本文詳細介紹的機組結構形式為兩列對置平衡式，兩級壓縮；包括主機和輔機兩部分；主機部分：由基礎、機身、滑道中體、曲軸、氣缸、氣閥、活塞、活塞桿、活塞桿填料密封、刮油環(huán)、十字頭、連桿、主軸瓦、曲軸瓦、銷軸瓦、安全附件、盤車裝置、拖動電機等組成；輔機部分：稀油站(包括循環(huán)油泵、油冷器、油管路、電儀控制系統(tǒng))、注油器、分離器、緩沖器、水冷器、管路及管路控制閥、電儀控制系統(tǒng)[2]。

3.1 氣缸

為了測量活塞前后止點間隙，拆開進氣閥，發(fā)現閥窩中存有部分積水；于是打開排氣閥閥蓋，發(fā)現氣缸內大量積水。

3.2 曲軸

對曲軸、連桿等連接部件進行了拆解、測量，發(fā)現曲軸外觀良好，沒有明顯的磨損跡象。

對曲軸測量了拐臂差，如圖1。

圖1

結論分析：經過測量兩列曲拐臂間距差均為0.02 mm，在設計標準0.08 mm之內，處于完好工作狀態(tài)。

3.3 連桿

通過拆解觀察，小頭瓦襯套與十字頭銷圓面光滑平整，沒有明顯損傷。

通過測量小頭瓦襯套內徑與十字頭銷的差值，計算得出小頭瓦襯套與十字頭銷的徑向值，如表1所示。

表1

結論分析：兩列的間隙值為0.12 mm，小頭瓦襯套與十字頭銷的徑向間隙設計值為0.11～0.14 mm；處于設計值以內，磨損程度較輕，完好。

3.4 大頭瓦與曲柄銷的徑向間

分別測量大頭瓦內徑、曲柄銷外徑，進而計算得出其徑向間隙值，如表2。

表2

結論分析：大頭瓦與曲柄銷的徑向間隙設計值為0.20～0.28 mm，可以得出，磨損正常，處于完好工作狀態(tài)。

3.5 大頭瓦、連桿螺栓無損檢測

對其做著色探傷，檢查是否存在裂紋缺陷。

結論分析：1-1列、1-2列大頭瓦、連桿螺栓均沒有出現裂紋色條，沒發(fā)現明顯損傷。

3.6 活塞

通過拆解，得出以下結論(圖2)：

圖2

支撐環(huán)厚度通過實際測量得出以下結果(表3)：

表3

結論分析：壓縮機累計運行3900 h后，兩列支撐環(huán)磨損量較大，1-1列支撐環(huán)高出。

環(huán)槽裕量基本完全耗盡，此程度的磨損下，活塞體的端部已經與缸體鏡面接觸，造成氣缸鏡面被刮擦。分析其原因是由于介質中含水蒸汽，在被壓縮過程中變成了凝結液態(tài)水；支撐環(huán)遇水之后，磨損家劇，最終導致兩列支撐環(huán)磨損嚴重。

3.7 活塞環(huán)

通過實際測量得出以下結果(表4)：

表4

結論分析：由上述數據表可知活賽環(huán)磨損量較大；經過分析得知，原因同樣是因為氣缸內積水造成。

3.8 活塞桿劃痕

通過拆解，發(fā)現在1-2列活塞桿上，在與密封環(huán)接觸的一段距離，存在一定程度的劃痕。

結論分析：這是由于密封環(huán)與活塞桿長時間的摩擦，導致產生的劃痕。通過橫向比較可知，此密封環(huán)的磨損較快，同樣對活塞桿的磨損也很大?？紤]到停車前，壓縮機運行中密封可以正常使用，沒有出現大量泄漏，可見此劃痕對于密封效果并沒用產生明顯影響，因此活塞桿可以繼續(xù)正常使用。

3.9 氣缸鏡面

1-1列氣缸鏡面下表面被刮傷側面及上面的鏡面情況良好，沒有明顯的磨損，1-2列氣缸鏡面表面光滑，磨損痕跡均勻，無明顯偏磨現象。

3.9.1 1-1列氣缸鏡面刮損

抽出1-1列活塞，發(fā)現活塞端側的支撐環(huán)高出環(huán)槽的余量已經完全磨盡，活塞環(huán)卡在環(huán)槽內被固定，活塞環(huán)高出環(huán)槽的部分也已經磨盡。氣缸鏡面被活塞端部金屬部分發(fā)生刮拉，在鏡面表面形成刮痕。在停機前，此壓縮機一直在使用中，運轉正常，位移探頭沒有發(fā)生報警，測量氣缸鏡面內徑，用油石對刮痕進行打磨處理，除掉刮痕高點。

結論分析：1-1列氣缸鏡面內徑垂直方向比水平方向大出0.29 mm?？紤]到，停機之前壓縮機排氣溫度、壓力均能正常滿足工況，氣缸刮損并沒有造成使用方面的明顯問題。經過多方面專家確認，回裝繼續(xù)使用(表5)。

表5

3.10 主填料

從外觀上看，主填料磨損嚴重，產生大量粉末，并伴隨著水，建議重新更換主填料。

3.11 主密封安裝錯誤

主密封環(huán)為3環(huán)組，一組密封環(huán)由徑向環(huán)、切向環(huán)、阻流環(huán)組成，安裝時有方向要求，徑向環(huán)面對高壓側(介質側)，切向環(huán)在中間，阻流環(huán)位于最后面。在安裝填料初次安裝填料環(huán)時，檢修人員沒有確認就安裝填料環(huán)，致使安裝方向錯誤。安裝上填料函后，在氣缸充壓后，發(fā)生泄漏現象，又再次拆卸填料函，重新組裝密封環(huán)。

3.12 圖紙錯誤

發(fā)現圖紙上所記填料圖紙是錯誤的，圖紙上顯示，密封環(huán)是2環(huán)組，只有切向環(huán)、徑向環(huán)，但實際使用的密封環(huán)是含有阻流環(huán)的3環(huán)組。

3.13 固定桿螺帽處安裝墊片

填料函有2根長桿固定連接，本次拆解發(fā)現，由于此長桿穿行于填料盒內部，泄漏在填料函中的介質，可以順著此固定桿向外泄漏，需要在此桿的端部做好密封。這就要求在端部螺母緊固處加上墊片，此墊片不僅是緊固的需要，同時對于密封至關重要。

3.14 刮油環(huán)

通過拆解發(fā)現，刮油環(huán)周邊下存有大量油污。

3.15 滑道及十字頭滑履

兩列滑道表面平整，磨損痕跡均勻，無明顯磨損跡象。1-1列滑履位于靠近機身側時，滑履端部與上滑道接觸，沒有間隙；1-2列滑履徑向間隙合適。對于1-1列滑履徑向間隙過小的問題，使用刮刀刮滑履上表面，獲得滑履徑向間隙。

4 結論

通過此次檢維修，我們可以得出以下結論，為以后檢修工作帶來了指導方向，具體如下：

(1)由于工藝介質中含有大量水汽，致使氣缸內積水，造成支撐環(huán)、活塞環(huán)、密封環(huán)磨損較大，需要著重關注此列壓縮機的活塞桿位移值；

(2)應該在介質進入氣閥之前，加大脫水力度，確保介質中無水汽；

(3)嚴格審查技術圖紙，避免出現像主密封環(huán)裝配錯誤的情況發(fā)生，造成泄漏；

(4)目前，沒有對氣缸缸套進行儲備；同時，我們目前的檢修條件也不足以進行缸套更換的工作，需要研究儲備方案。