某裝置往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析

何金霞，江 楓，崔永健，張國(guó)文，陳 永

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司設(shè)備檢修公司，新疆獨(dú)山子 833699）

0 引言

某裝置往復(fù)式壓縮機(jī)型號(hào)為DW-38/6.5-X，對(duì)稱平衡式二級(jí)壓縮，生產(chǎn)廠家：無(wú)錫壓縮機(jī)股份有限公司，介質(zhì)為低壓燃料氣，介質(zhì)溫度50～100 ℃，轉(zhuǎn)速371 r/min。2020 年5 月12 日，對(duì)壓縮機(jī)前期運(yùn)行記錄做了充分分析后進(jìn)行檢修，往復(fù)式壓縮機(jī)氣封填料泄漏計(jì)劃?rùn)z修。由于長(zhǎng)周期運(yùn)行，壓縮機(jī)介質(zhì)的限制，造成氣封填料雜質(zhì)較多，介質(zhì)中含硫多以及焦化碳粉通過系統(tǒng)管網(wǎng)過濾器只能過濾一部分，不能全部?jī)艋?，造成壓縮機(jī)壓縮氣體介質(zhì)雜質(zhì)多，這與上游提供的工藝氣體有直接關(guān)系。在整個(gè)生產(chǎn)工藝流程中，壓縮機(jī)是非常重要的一臺(tái)設(shè)備，如出現(xiàn)故障就會(huì)使再利用的燃料氣不能及時(shí)排放，影響環(huán)境和節(jié)能增效。該壓縮機(jī)輸送燃料氣，對(duì)連續(xù)性作業(yè)生產(chǎn)的大煉油裝置，對(duì)正常環(huán)保、節(jié)能生產(chǎn)是極為重要的。因此，根據(jù)需要，對(duì)設(shè)備的工藝提出了更高的要求，以便滿足日常環(huán)保、節(jié)能生產(chǎn)的需求，優(yōu)化設(shè)備來輸送介質(zhì)氣體，盡量減少含硫和含碳粉的物質(zhì)。該壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會(huì)出現(xiàn)種種故障，因而對(duì)該設(shè)備故障進(jìn)行分析及故障處理，有利于今后維護(hù)設(shè)備提升生產(chǎn)效率。

1 往復(fù)壓縮機(jī)工作原理

往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理主要是通過內(nèi)部曲軸運(yùn)動(dòng)而將連桿帶動(dòng)起來，之后連桿末端的活塞也會(huì)因此而開始做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)作用下，缸內(nèi)氣體容積呈現(xiàn)出規(guī)律性的增大或減?。寒?dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到右側(cè)，壓縮機(jī)氣缸容積會(huì)因此增大，此時(shí)進(jìn)氣閥開啟而排氣閥門關(guān)閉將外部空氣吸入。隨后活塞運(yùn)動(dòng)到左側(cè)，氣缸容積減小，此時(shí)排氣閥打開而進(jìn)氣閥關(guān)閉，從而完成氣體壓縮工作?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況見圖1。

圖1 往復(fù)式壓縮機(jī)現(xiàn)場(chǎng)工況

（1）往復(fù)式壓縮機(jī)活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與氣閥相應(yīng)的開閉動(dòng)作相配合，使缸內(nèi)氣體依次實(shí)現(xiàn)膨脹、吸氣、壓縮、排氣4 個(gè)過程，如此不斷循環(huán)，將低壓氣體升壓后輸出。

（2）往復(fù)式壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)組成：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：①曲軸、軸承、連桿、十字頭、聯(lián)軸器；②工作機(jī)構(gòu)：氣缸組件、活塞、氣閥和填料組件；③機(jī)身。

（3）3 個(gè)輔助系統(tǒng)：潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及安全和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

（4）往復(fù)式壓縮機(jī)發(fā)生故障的部位：①傳遞動(dòng)力部分：曲軸、連桿、十字頭、活塞銷、活塞等零部件；②氣體的進(jìn)出及其密封部分氣缸、進(jìn)氣和排氣閥門、彈簧、閥片、活塞環(huán)、填料函及排氣量調(diào)節(jié)裝置等部分；③輔助部分包括水、氣、油3 路的各種冷卻器、緩沖器、分離器、油泵、安全閥及各種管路系統(tǒng)方面。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障

2.1 氣封填料密封泄漏

實(shí)際的運(yùn)行中，因往復(fù)式活塞壓縮機(jī)氣封填料密封失效而導(dǎo)致的設(shè)備停機(jī)、維護(hù)和更換作業(yè)中，對(duì)拆卸下的往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的組件分析發(fā)現(xiàn)，其密封環(huán)具有不同程度的破損，出現(xiàn)密封環(huán)拉簧斷裂，斷裂拉簧嵌入密封部位導(dǎo)致密封實(shí)效。

2.2 排氣溫度高

容易受介質(zhì)的影響含硫固化物堵塞壓縮機(jī)通道。還有就是含有焦化粉塵物質(zhì)，如果過濾器不能充分過濾，對(duì)過濾器做到日常清潔與維護(hù)，粉塵雜質(zhì)易造成堵塞機(jī)體，壓縮機(jī)內(nèi)部排氣閥易造成損壞等，造成壓縮氣體循環(huán)回流，使壓縮氣體溫度不斷升高；另外這些粉塵和結(jié)硫固化物粘在壓縮機(jī)冷卻器氣路管壁上使冷卻器導(dǎo)熱性能急劇下降，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度升高；由于氣體是多組分氣體，高溫下有些組分匯聚合成膠狀物，堵塞氣閥，卡住活塞環(huán)等，氫氣在壓縮過程中產(chǎn)生的熱量高于其他組分產(chǎn)生的熱量，因此，氫氣組分含量升高也可以造成壓縮機(jī)排氣溫度升高。同樣也會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度升高。

2.3 壓縮機(jī)拆檢情況及處理措施

2.3.1 拆檢情況

壓縮機(jī)氣封填料有結(jié)晶物卡澀（圖2、圖3），介質(zhì)雜質(zhì)造成氣封填料卡澀失去回彈，造成氣封填料無(wú)法與活塞桿有效接觸，失去密封的作用；中間填料也是同樣的問題，造成中間填料密封效果不佳（圖3）刮油環(huán)組件有磨損，刀口有磨損；活塞缸體表面有泥狀殘留物（圖4）；氣封盒填料彈簧斷裂（圖5）。

圖2 氣封拆卸有結(jié)晶物卡澀

圖3 中間填料拆卸有結(jié)晶物

圖4 刮油環(huán)組件外側(cè)三六瓣有泥狀物

圖5 氣封盒填料彈簧斷裂

2.3.2 處理措施

由于介質(zhì)氣體含有多種雜質(zhì)，造成氣封填料容易磨損，對(duì)氣封填料配件重新更換測(cè)量，保證氣封填料在氣封盒內(nèi)起到密封作用，壓縮機(jī)氣封填料介質(zhì)雜質(zhì)有油泥，造成氣封填料卡澀失去回彈，造成氣封填料無(wú)法與活塞桿有效接觸，失去密封的作用，對(duì)新更換的直三瓣和斜直三瓣填料進(jìn)行測(cè)量，75%接觸于軸上，有效和軸產(chǎn)生密封效果；部分氣封填料彈簧疲勞老化造成斷裂，直、斜三瓣填料失去作用，不能起到密封作用，更換新彈簧，中間填料中有油泥和結(jié)晶物，造成中間填料密封效果不佳，進(jìn)行更換和改進(jìn)；刮油環(huán)組件有磨損，刀口有磨損，造成封油效果不佳，進(jìn)行更換；活塞缸體表面有泥狀殘留物，進(jìn)行清理。

重新組裝氣封填料，更換直三瓣和斜三瓣填料；調(diào)整氣封軸向間隙（圖6），對(duì)氣封盒與調(diào)整墊子結(jié)合處車削0.15 mm（圖7），軸向間隙在0.35 mm 左右（圖8、圖9）；中間填料對(duì)波形彈簧彈力進(jìn)行計(jì)算，調(diào)整軸向間隙，對(duì)阻流圈內(nèi)徑車削5×0.30 mm 槽（圖10），有效形成氣膜，更好起到阻流的作用；更換刮油環(huán)，對(duì)刮油環(huán)封氮風(fēng)處直三瓣和斜三瓣填料軸向間隙進(jìn)行調(diào)整用調(diào)整墊子進(jìn)行調(diào)整；檢查活塞、十字頭緊固螺栓和完好情況，上緊螺母后，用齒式防松片進(jìn)行防松，不能遺忘翻起鎖片，進(jìn)行防松處理。

圖6 測(cè)量波形彈簧壓縮量

圖7 氣封盒車削0.15 mm

圖8 調(diào)整軸向間隙中間填料調(diào)整墊圈重新車削

圖9 氣封盒大蓋氮風(fēng)壓蓋端面車削0.10 mm

圖10 中間填料阻流圈內(nèi)徑處車削5X0.30 mm

3 預(yù)防措施

3.1 及時(shí)清理冷卻裝置

在檢修作業(yè)中，應(yīng)注意及時(shí)清理冷卻裝置水線、視鏡、水套等，避免水垢和外來雜質(zhì)堵塞，對(duì)冷卻水入口加過濾網(wǎng)，保持清潔。

3.2 工藝管線入口過濾器定期清理

壓縮機(jī)的入口過濾裝置是進(jìn)行氣體回收的第一道防線，加強(qiáng)入口過濾器管理，才能從根源上提高燃料氣回收效率，可更換適用度高的過濾網(wǎng)，加大清理頻率，預(yù)防后期雜質(zhì)堵塞過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)目數(shù)不能過高，這樣會(huì)加重壓縮機(jī)消耗功率。

3.3 減少有害物質(zhì)含量

控制氣中氨含量，減少它與酸性氣體反應(yīng)而產(chǎn)生硫化銨或碳酸銨結(jié)晶，這次檢修可以看到有結(jié)晶的現(xiàn)象。

4 檢修注意事項(xiàng)

（1）注意裝氣封盒大蓋油線接頭有正反，不能裝反。

（2）裝氣封組件保持清潔，直三瓣填料在高壓側(cè)，膠皮圈裝到位，分體裝配時(shí)，防止氣封填料組件脫落，上氣封大蓋時(shí)注意水線和油線孔的位置，上緊螺母要均勻。

（3）十字頭鎖片和活塞螺母鎖片要鎖住確認(rèn)。

（4）起吊時(shí)，注意指揮和捆綁方式，起吊部件要有倒鏈以精確調(diào)節(jié)。

（5）裝刮油環(huán)時(shí)注意刀口方向朝向曲軸箱側(cè)。

（6）中間填料注意裝配填料順序，直三瓣填料和斜三瓣填料的順序。

在關(guān)鍵部位加大關(guān)注力度，盡量避免故障發(fā)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，該低壓瓦斯氣回收壓縮機(jī)排氣溫度高的故障經(jīng)常發(fā)生，不僅導(dǎo)致瓦斯泄漏，造成嚴(yán)重安全事故，還容易引發(fā)一系列設(shè)備故障，降低生產(chǎn)效率，形成惡性循環(huán)。因此相關(guān)人員應(yīng)對(duì)此種現(xiàn)象引起高度重視，從故障根源出發(fā)，剖析日常引發(fā)排氣溫度過高的因素，加強(qiáng)對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行的巡檢力度和監(jiān)督，優(yōu)化冷卻循環(huán)水質(zhì)量，積極維護(hù)機(jī)組冷卻裝置，為低壓瓦斯氣回收壓縮機(jī)的正常運(yùn)行提供保障。