往復(fù)式壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障分析及對(duì)策

于新功 ，劉炳鑫，路朝陽(yáng)

(1.河南首恒新材料有限公司，河南 許昌 461000 ；2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450052)

河南首恒新材料有限公司以中國(guó)神馬集團(tuán)許昌首山焦化公司300萬t/a焦炭副產(chǎn)氫氣、苯為基礎(chǔ)原料，生產(chǎn)環(huán)己醇、環(huán)己酮產(chǎn)品。建設(shè)的20萬t/a環(huán)己酮裝置，采用環(huán)己醇低溫脫氫工藝技術(shù)，在常壓和220 ℃條件下，以銅為催化劑進(jìn)行環(huán)己醇脫氫反應(yīng)，生成環(huán)己酮和氫氣，副產(chǎn)氫氣由壓縮機(jī)壓縮后送至苯加氫工序。環(huán)己酮生產(chǎn)裝置設(shè)置有5臺(tái)(4開1備，單臺(tái)排氣量46 Nm3/min)往復(fù)式壓縮機(jī)，供給工藝裝置壓縮空氣、儀表空氣、壓縮氫氣、制氮原料氣等，所選用的壓縮機(jī)屬于固定水冷對(duì)稱平衡型四列三級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)(三級(jí)壓縮)。采用卸荷器對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行負(fù)荷的調(diào)節(jié)，電機(jī)與壓縮機(jī)采用聯(lián)軸節(jié)連接，將生產(chǎn)裝置所需的氫氣壓縮至6.0 MPa，供后續(xù)加氫反應(yīng)裝置使用。壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)下，因其壓力、公用工程等參數(shù)發(fā)生變化，會(huì)影響到壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，給環(huán)己酮裝置的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)帶來巨大影響。壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)常見的故障有齒輪油泵、潤(rùn)滑油油壓低、潤(rùn)滑油溫度異常、潤(rùn)滑油管堵塞等。因此，通過對(duì)這些故障進(jìn)行分析，提出合理對(duì)策及改進(jìn)措施，完善運(yùn)行工況，可有效提高壓縮機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性周期。

1 往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理

往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行可分為膨脹、吸入、壓縮、排氣四個(gè)過程，設(shè)置有氣缸、活塞和氣閥等構(gòu)件。當(dāng)活塞向左邊移動(dòng)時(shí)，缸的容積增大，壓力下降，氣缸中的氣體不斷膨脹，當(dāng)壓力降到小于進(jìn)氣管中的氣體壓力時(shí)，進(jìn)氣管中的氣體推開吸入氣閥進(jìn)入氣缸，直到活塞移行至左邊最末端(左死點(diǎn))為止。當(dāng)活塞調(diào)轉(zhuǎn)向向右移動(dòng)時(shí)，缸的容積逐漸縮小，開始進(jìn)行壓縮氣體的過程，由于氣閥的止逆作用，故缸內(nèi)氣體不能倒回進(jìn)口管中，也不能從排氣閥泄漏到缸外，活塞繼續(xù)向右移動(dòng)，縮小缸內(nèi)的容積，使氣體的壓力不斷升高。隨著壓力升高，當(dāng)氣體壓力到設(shè)定值時(shí)，缸內(nèi)氣體便頂開排出氣閥的彈簧，進(jìn)入出口管中不斷排出，直到活塞移至右邊的末端(右死點(diǎn))為止，活塞在缸內(nèi)循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓縮氣體連續(xù)產(chǎn)出。

2 卸荷器作用及工作原理

往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥卸荷器的作用是對(duì)壓縮機(jī)缸體內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)保證壓縮機(jī)正常工作。當(dāng)卸荷器工作發(fā)生異常時(shí)，容易造成汽缸、氣閥溫度升高，產(chǎn)生壓縮機(jī)無法提量等問題，卸荷器利用機(jī)械方式強(qiáng)行打開活塞壓縮機(jī)的自動(dòng)進(jìn)氣閥，使氣缸進(jìn)氣口完全敞開，氣體在氣缸內(nèi)停止壓縮過程；同時(shí)，利用卸荷器可以調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的排氣量，通過關(guān)閉吸氣閥、頂開一側(cè)吸氣閥、頂開兩側(cè)吸氣閥三種模式，對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)0、50%、100%三級(jí)調(diào)節(jié)。

壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要卸荷時(shí)，動(dòng)力活塞的上方通入約0.6 MPa的動(dòng)力風(fēng)(儀表風(fēng))，活塞在動(dòng)力風(fēng)的作用下向下位移，將安裝在動(dòng)力活塞下方的彈簧壓縮，動(dòng)力活塞向下位移，使與其連接的中心軸推動(dòng)著叉桿向下位移，帶動(dòng)吸入閥片，形成單向流通的氣體通道，達(dá)到卸荷目的。當(dāng)動(dòng)力活塞上的動(dòng)力風(fēng)關(guān)閉時(shí)，動(dòng)力活塞在彈簧力作用下，使動(dòng)力活塞、心軸、叉桿向上移，吸入閥片恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

3 故障判定及對(duì)策

3.1 潤(rùn)滑系統(tǒng)

壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，依靠潤(rùn)滑油系統(tǒng)的主油泵對(duì)壓縮機(jī)上的潤(rùn)滑點(diǎn)進(jìn)行潤(rùn)滑，減少摩擦部件的磨損和消耗摩擦功，同時(shí)還能冷卻運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如曲軸、十字頭、滑塊、連桿的摩擦表面，提高其工作穩(wěn)定性，保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下的潤(rùn)滑油系統(tǒng)，依靠齒輪油泵提供潤(rùn)滑油給各個(gè)部件進(jìn)行潤(rùn)滑，并設(shè)置有齒輪油泵停機(jī)自動(dòng)備機(jī)控制裝置，當(dāng)潤(rùn)滑油油壓降低時(shí)，起到保護(hù)齒輪油泵作用。

引起壓縮機(jī)潤(rùn)滑油壓力降低的主要原因有：①潤(rùn)滑油油位低；②潤(rùn)滑油過濾器堵塞；③油管接頭處泄漏嚴(yán)重；④油泵齒輪磨損，造成間隙過大，運(yùn)行效率降低；⑤潤(rùn)滑油調(diào)壓旁通開度過大。

處理對(duì)策：①潤(rùn)滑油油位低時(shí)，需補(bǔ)加潤(rùn)滑油至正常油箱液位；②調(diào)整潤(rùn)滑油回路，控制潤(rùn)滑油進(jìn)口壓力；③將油過濾器切至備臺(tái)，清理滑油過濾器濾網(wǎng)，以備下一次切換；④更換、維修油泵齒輪，調(diào)整工作間隙。

3.2 齒輪油泵

齒輪泵作為潤(rùn)滑油系統(tǒng)動(dòng)能提供設(shè)備，運(yùn)轉(zhuǎn)方向是特定的正排量，屬于增壓泵，為了防止排出管堵塞，排出壓力過高而發(fā)生超壓過載事故，在泵出口管線需安裝超壓安全閥。安全閥的作用：因?yàn)辇X輪泵的出口和入口是分置獨(dú)立的，當(dāng)排出管堵塞，外排油量較少時(shí)，會(huì)引起泵體和管道的壓力急劇升高，導(dǎo)致管線和泵殼發(fā)生爆裂引發(fā)事故；安全閥就是在壓力升高到一定程度后，將部分潤(rùn)滑油泄壓至油箱里，起到防止管線和泵殼發(fā)生爆裂的作用，因此加強(qiáng)齒輪泵和安全閥的日常維護(hù)檢修是非常重要的。

3.3 潤(rùn)滑油溫度異常

采取以下應(yīng)對(duì)措施可以保障正常供油：①暫停潤(rùn)滑油冷卻器循環(huán)水使用；②開啟潤(rùn)滑油油箱電加熱器，將潤(rùn)滑油加熱到20～25 ℃；③油溫后啟動(dòng)齒輪泵，為壓縮機(jī)提供潤(rùn)滑油。

正常情況下壓縮機(jī)曲軸箱內(nèi)的油溫不應(yīng)超過60 ℃，當(dāng)潤(rùn)滑油油溫過高時(shí)，潤(rùn)滑油油膜變薄，會(huì)嚴(yán)重影響潤(rùn)滑效果，使運(yùn)動(dòng)摩擦機(jī)件的熱量不易散逸，造成壓縮機(jī)故障。①壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)件過熱：包括曲軸、十字頭、滑塊、連桿在內(nèi)的構(gòu)件等運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，產(chǎn)生過度摩擦發(fā)熱，使?jié)櫥瓦^熱。對(duì)策是及時(shí)停機(jī)檢查原因，進(jìn)行維修、更換處理。②潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)失靈：油冷卻系統(tǒng)應(yīng)保證潤(rùn)滑油泵出口油溫度不超過40 ℃，如果冷卻效率降低，需檢查冷卻器循環(huán)水溫度、水量及冷卻器是否結(jié)垢等情況。采取增加循環(huán)水量、清除污垢等措施，以提高換熱效率。③檢查使用的潤(rùn)滑油是否存在選型不當(dāng)?shù)膯栴}：重載、沖擊負(fù)荷和黏度級(jí)別偏小的潤(rùn)滑油，會(huì)導(dǎo)致油膜破裂，使齒輪表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕、磨斑等現(xiàn)象，引起齒面溫度升高。根據(jù)載荷情況，選擇黏度等級(jí)較高、承載性能更優(yōu)的齒輪油；同時(shí)將已經(jīng)污染或燒瓦之后的潤(rùn)滑油清除，更換符合技術(shù)條件的潤(rùn)滑油。

3.4 潤(rùn)滑油管路堵塞

在壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)維護(hù)、安裝過程中，由于沒有徹底清理，出現(xiàn)管道、油箱內(nèi)部殘存有泥砂、焊渣、棉紗頭等雜物，會(huì)將油管堵塞，造成機(jī)械潤(rùn)滑處缺油或無油。防止?jié)櫥凸苈范氯膽?yīng)對(duì)措施為：①潤(rùn)滑油系統(tǒng)維護(hù)、安裝時(shí)，將油管逐根清洗干凈，經(jīng)堿洗、水洗和白稠布擦試后，再用壓縮空氣吹掃干凈。②油管焊接時(shí)，應(yīng)采用套管方法裝上活接，以避免焊渣殘留在管道內(nèi)。③需要彎管時(shí)用煨管工具冷彎或氧乙快火焰加熱煨彎，避免金屬管道過熱而變形。④在潤(rùn)滑油管路進(jìn)行系統(tǒng)強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，試驗(yàn)壓力為操作壓力的1.5倍，如有滲漏或破裂，應(yīng)及時(shí)更換。⑤潤(rùn)滑油路與曲軸、十字頭、滑塊、連桿等供油處接通前，需在每一個(gè)供油處檢查來油情況和清潔程度后，再進(jìn)行連接。

3.5 潤(rùn)滑油流量不足

壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)在正常運(yùn)行的工況下出現(xiàn)潤(rùn)滑油流量不足的現(xiàn)象，需要及時(shí)查明故障原因，并采取以下應(yīng)對(duì)措施：①確認(rèn)吸入和排出閥門是否打開；②提高油泵轉(zhuǎn)速；③檢測(cè)出口管線過濾器是否堵塞，切換至備用過濾器；④檢查出口管線是否有泄漏點(diǎn)，并停止運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行維修。

4 結(jié)束語

對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)常見故障問題的分析和判定，采用合理的相應(yīng)對(duì)策和處理措施進(jìn)行維護(hù)，可有效避免因潤(rùn)滑系統(tǒng)故障導(dǎo)致的壓縮機(jī)停車事故，確保化工生產(chǎn)過程中壓縮機(jī)安全、穩(wěn)定的長(zhǎng)周期運(yùn)行。