石化企業(yè)氨壓機(jī)常見故障及處理對策

朱蘇寧

中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司 遼寧 葫蘆島 125001

本工作選取某石化企業(yè)酸性水汽提裝置氨精制單元8AS-12.5、8AS-17活塞式氨壓機(jī)作為研究對象，對近些年來在生產(chǎn)運(yùn)行中氨壓機(jī)常見問題、常見故障案例展開分析，以及對采取的預(yù)防措施和處理對策方面進(jìn)行具體探討，為同型號、同類型活塞式壓縮機(jī)預(yù)防維護(hù)、避免故障提供參考。

1 活塞式氨壓機(jī)8AS系列概述

某石化企業(yè)氨精制裝置8AS-12.5、8AS-17型活塞式壓縮機(jī)，屬于高速多缸往復(fù)壓縮機(jī)。機(jī)體曲軸箱和缸體鑄成一體，曲軸為雙拐式，氣缸體呈W型分布，提高了壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。該型壓縮機(jī)含4組、共計(jì)8個氣缸，當(dāng)氣體被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮后氣體壓力升高，氣體溫度也隨之升高，各氣缸蓋、機(jī)體均帶冷卻水套或冷卻水盤管，保持機(jī)體以及內(nèi)部潤滑油運(yùn)行溫度。采用曲軸帶動軸頭齒輪油泵強(qiáng)制式潤滑以及曲軸轉(zhuǎn)動飛濺式潤滑方式，潤滑油型號為46#冷凍機(jī)油，潤滑油與介質(zhì)接觸，正常運(yùn)行時潤滑油壓大于入口壓力0.15～0.2MPa（至少大于0.12MPa以上）。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)氨氣處理量調(diào)節(jié)掛缸器（卸載裝置）、實(shí)現(xiàn)工藝操作調(diào)整。工藝流程主要為：氣體過濾→壓縮機(jī)→冷凝→液體。

2 常見故障與原因分析

2.1 介質(zhì)成分變化造成氣缸布油不良易導(dǎo)致氣缸損壞

當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷突然提高，氨氣總量隨之增大，8AS-12.5型氨壓機(jī)將由4缸做功轉(zhuǎn)為8缸做功（此型號壓縮機(jī)第2組缸、第3組缸靠近入口管線側(cè)），在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后，壓縮機(jī)做功能力下降、進(jìn)行停機(jī)檢查。拆機(jī)檢查現(xiàn)象：氨壓機(jī)第2組缸入口側(cè)氣缸整體損壞、連桿斷，第1組入口側(cè)氣缸整體損壞、連桿斷，第3組氣缸入口側(cè)氣缸活塞損壞。機(jī)體靠近入口側(cè)筋板等部位被打壞。根據(jù)各組氣缸零部件及機(jī)體損壞程度狀況進(jìn)行檢查，斷定氨壓機(jī)2組缸入口側(cè)氣缸為最先發(fā)生故障。

通過生產(chǎn)操作、設(shè)備拆檢情況綜合分析故障原因：（1）酸性水處理量雖比較平穩(wěn)，但酸性水中氨氮含量明顯升高，側(cè)線氨氣含量增加，過濾后純凈度變差，氨壓機(jī)負(fù)荷增大。當(dāng)側(cè)線氨氣量穩(wěn)定時，氨壓機(jī)掛4個缸即可滿足生產(chǎn)條件，而當(dāng)側(cè)線氨氣量增加后，氨壓機(jī)需掛滿8個缸。此時壓縮機(jī)各組氣缸運(yùn)行狀態(tài)：第1組、第2組氣缸保持繼續(xù)做功，第3組、第4組氣缸由空載轉(zhuǎn)為做功狀態(tài)，同時伴隨系統(tǒng)中氨氣流速整體提升，介質(zhì)中不易壓縮氣體或其他雜質(zhì)快速堆積在壓縮機(jī)前過濾器中，少量微小雜質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)體內(nèi)部，影響機(jī)內(nèi)潤滑油品質(zhì)。（2）據(jù)壓縮機(jī)氣缸分布以及介質(zhì)流向判斷，靠近入口管線側(cè)的第2組缸、第3組缸入口側(cè)氣缸受介質(zhì)影響，發(fā)生抱缸的幾率較大。原因是其靠近入口管線，介質(zhì)首先進(jìn)入，當(dāng)入口介質(zhì)中成分出現(xiàn)變化，如濕度增加或存在其他不凝氣體，在壓縮機(jī)壓縮比一定的前提下，未被排出的不易壓縮氣體繼續(xù)膨脹，將返串入氣缸活塞與缸套之間，破壞氣缸內(nèi)壁鏡面油膜，致使?jié)櫥⒗鋮s效果變差，最終導(dǎo)致活塞往復(fù)運(yùn)動過程中溫度升高，活塞（材質(zhì)為鋁合金）膨脹與缸套（材質(zhì)為鑄鐵）抱死，以致?lián)p壞缸套、活塞等零部件。

2.2 氣缸組件疲勞磨損導(dǎo)致氣缸損壞

氨精制裝置氨壓機(jī)第1組、第2組缸活塞及氣缸為常用做功，經(jīng)長期運(yùn)行，活塞及活塞環(huán)、刮油環(huán)附件將出現(xiàn)疲勞故障，進(jìn)而影響氣缸內(nèi)活塞往復(fù)運(yùn)行、破壞缸套內(nèi)油膜布油效果，氣缸體內(nèi)將出現(xiàn)撞擊聲，例如某次故障檢修發(fā)現(xiàn)1#缸活塞（材質(zhì)為鑄鋁）在上部斷裂，連桿未從缸套中脫落，缸套損壞，因發(fā)現(xiàn)及時，在初始階段緊急停機(jī)，對其他2#-8#氣缸部件檢查均未發(fā)現(xiàn)問題，機(jī)體本體未發(fā)現(xiàn)損壞。

2.3 氣缸進(jìn)氣閥片損壞導(dǎo)致機(jī)組振動、聲音異常

氨精制裝置 8AS-17型高速多缸往復(fù)壓縮機(jī)，當(dāng)生產(chǎn)運(yùn)行時壓縮機(jī)入口閥片部分缺損脫落，由于閥片在閥座內(nèi)處于外封閉狀態(tài)，脫落后只能落入缸套與活塞之間的縫隙或者活塞頂部。根據(jù)活塞頂部和排氣閥閥芯座的撞擊情況判斷，閥片缺損部分（長30mm，厚1.7mm）脫落在活塞頂部，氣閥與活塞止點(diǎn)間隙為1.5mm，這樣活塞運(yùn)行沒有止點(diǎn)間隙，形成撞擊，活塞變形，徑向膨脹影響了刮油環(huán)的布油效果，造成活塞環(huán)摩擦熱無法帶走，活塞瞬間被拉斷裂。經(jīng)現(xiàn)場對閥片的斷面層觀察發(fā)現(xiàn)顏色不一致（主體為黑色，局部有灰白色），分析閥片鍛壓、熱處理不均勻，存在初始質(zhì)量性能缺陷。

2.4 驅(qū)動端油封失效導(dǎo)致介質(zhì)泄漏

氨壓機(jī)軸封為單端面機(jī)械密封，軸封裝置主要靠固定環(huán)、活動環(huán)、密封圈及潤滑油來密封曲軸箱的工藝介質(zhì)。而壓縮機(jī)內(nèi)潤滑油品質(zhì)受介質(zhì)組分、油濾器效果、冷卻效果等因素影響，當(dāng)壓縮機(jī)經(jīng)長期運(yùn)行后，在驅(qū)動端油封密封動環(huán)與軸間的密封橡膠O型圈處將有少量粉末狀雜質(zhì)堆積，影響密封效果。因在摘/掛缸操調(diào)節(jié)壓縮機(jī)負(fù)荷過程中會伴隨軸會有輕微軸向的竄動，雜質(zhì)會影響密封O型圈自動復(fù)位，若當(dāng)雜質(zhì)累計(jì)較多影響密封圈復(fù)位時，導(dǎo)致潤滑油沿密封膠圈雜質(zhì)堆積縫隙處漏出，壓縮機(jī)內(nèi)潤滑油將快速流失，進(jìn)而導(dǎo)致介質(zhì)溢出。安裝時需注意確認(rèn)機(jī)體內(nèi)部非驅(qū)動端軸頭泵前“喇叭口”與精濾芯接頭處是否完全密封，潤滑油是否經(jīng)過精濾芯后再入各潤滑部位，在油封失效初期根據(jù)情況進(jìn)行預(yù)判，進(jìn)行預(yù)防性檢查維護(hù)。

2.5 卸載機(jī)構(gòu)（卸荷器）調(diào)節(jié)失靈，壓縮機(jī)運(yùn)行性能下降

生產(chǎn)運(yùn)行過程中，根據(jù)操作條件變化、氨氣流量，通過調(diào)整能量調(diào)節(jié)器控制各氣缸卸荷器，卸荷器由油缸、油活塞、拉桿、轉(zhuǎn)動圈、頂桿和彈簧組成，可通過各氣缸頂部冷卻水套溫度確認(rèn)各缸運(yùn)行情況。當(dāng)卸荷器無法加載或卸放時，常見可能由兩方面引起：（1）油路堵塞不暢通或循環(huán)油壓力低，無法將油壓輸送到卸荷器油缸中、油缸中油活塞無動作。（2）卸荷器拉桿與氣缸套外部轉(zhuǎn)動圈未形成有效傳動配合，轉(zhuǎn)動圈無法轉(zhuǎn)動，不能帶動頂桿降落，使氣閥閥座正常工作。

3 故障處理措施

3.1 根據(jù)操作條件變化及時調(diào)整運(yùn)行維護(hù)措施

當(dāng)出現(xiàn)工藝介質(zhì)負(fù)荷大幅變化或工藝介質(zhì)較臟情況，氨氣與潤滑油接觸時易受污染并導(dǎo)致潤滑效果變差，壓縮機(jī)使用壽命縮減。首先，應(yīng)在更換潤滑油頻次進(jìn)行調(diào)整，保持潤滑油循環(huán)質(zhì)量滿足壓縮機(jī)運(yùn)行。其次，在入口管道方面，應(yīng)結(jié)合管道實(shí)際情況選擇面積相對較大的、精度較高過濾器，提高對工藝介質(zhì)的較大雜質(zhì)的過濾，預(yù)防其進(jìn)一步引起振動問題。第三，在維護(hù)保養(yǎng)工作方面，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)清洗、更換壓縮機(jī)前過濾器濾芯方案，以及定期拆機(jī)檢查壓縮機(jī)機(jī)體氣濾、油濾芯。第四，應(yīng)加強(qiáng)對潤滑油、酸度、機(jī)雜的分析。第五，氨壓機(jī)系統(tǒng)中的結(jié)晶銨鹽主要由工藝介質(zhì)中的硫化氫所致，當(dāng)上游操作發(fā)生波動后，較難通過脫硫劑脫除硫化氫雜質(zhì)，故并將其帶入系統(tǒng)之中，在操作方面盡可能保障其平穩(wěn)性和精細(xì)性。同時，根據(jù)脫硫劑使用現(xiàn)狀，按時進(jìn)行入口工藝氣分析，并根據(jù)分析結(jié)果及時做出相應(yīng)調(diào)整，預(yù)防因銨鹽進(jìn)入氨壓機(jī)污染潤滑油品質(zhì)，進(jìn)而影響壓縮機(jī)運(yùn)行。

3.2 改善氣缸內(nèi)壁油膜分布、進(jìn)行預(yù)防性檢修

首先，提高氣缸內(nèi)壁潤滑效果，可在刮油環(huán)下部刃口位置手工研磨6道-8道磨槽，在不影響耗油量的前提下使其刮油效果減弱，增加氣缸內(nèi)壁鏡面布油量，保證氣缸和活塞的潤滑效果。其次，應(yīng)增加配件驗(yàn)收的技術(shù)手段，必要時可以通過咨詢第三方機(jī)構(gòu)并購買其服務(wù)。第三，閥片安裝時，應(yīng)確認(rèn)入口閥片落入缸套閥座內(nèi)部，防止發(fā)生偏離，氣缸卸載裝置頂桿在正確位置。第四，對活塞式壓縮機(jī)類，根據(jù)技術(shù)資料要求對氨壓機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行評估，提前進(jìn)行預(yù)防性檢修，檢查清洗零部件的磨損程度，如氣缸、活塞、曲軸、各處軸承、吸排氣閥、機(jī)體氣濾、油濾等。第五，技術(shù)人員加強(qiáng)對氨壓機(jī)結(jié)構(gòu)性能及運(yùn)行管理等內(nèi)容指導(dǎo)培訓(xùn)，尤其應(yīng)對崗位人員進(jìn)行氨壓機(jī)故障應(yīng)急操作培訓(xùn)，明確緊急停機(jī)條件，提高應(yīng)急操作水平。

3.3 檢查潤滑油過濾效果，測量機(jī)組運(yùn)行軸線竄動間隙

首先，在機(jī)體內(nèi)部非驅(qū)動端軸頭齒輪泵前“喇叭口”與精濾芯接頭處安裝密封膠墊，增強(qiáng)濾芯過濾效果，確保密封處油質(zhì)清潔。同時，清理曲軸油箱、各部位濾芯、潤滑管路，確保機(jī)體內(nèi)潤滑環(huán)境清潔。其次，檢查測量、調(diào)整軸向竄動量，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值＜1mm。

第三，根據(jù)該企業(yè)石化內(nèi)部往復(fù)式壓縮機(jī)強(qiáng)檢管理、氨壓機(jī)技術(shù)文件中的要求，當(dāng)活塞式壓縮機(jī)每運(yùn)行8000h，進(jìn)行一次大修的描述，并提前完成預(yù)防性大修。除此之外，該石化企業(yè)調(diào)研了同行業(yè)氨壓機(jī)使用情況，咨詢制造廠家關(guān)于安裝、維護(hù)相關(guān)資料。

4 運(yùn)行效果

該石化企業(yè)通過對近年來氨壓機(jī)常見故障問題進(jìn)行分析，制定、執(zhí)行相應(yīng)的預(yù)防措施，從優(yōu)化生產(chǎn)工藝條件、精細(xì)操作維護(hù)、控制檢維修質(zhì)量多方面進(jìn)行落實(shí)，使氨壓機(jī)運(yùn)行管理整體得到了提升，故障率大幅降低，逐漸實(shí)現(xiàn)安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行。

5 結(jié)束語

本文簡介氨精制裝置應(yīng)用的8AS系列活塞式氨壓機(jī)常見故障現(xiàn)象、故障問題，主要包含工藝介質(zhì)成分變化、機(jī)組運(yùn)行潤滑與冷卻、傳動部件運(yùn)行過程中磨損等幾個方面，同時積極汲取前期改革中積累的經(jīng)驗(yàn)，遵循思路決定出路的大原則選擇“具體故障，具體分析，針對性解決”的方法，制定一些針對性強(qiáng)、適配性較高的日常運(yùn)維管理方案，并結(jié)合具體故障及其成因，對其進(jìn)行預(yù)防性管理與具體解決，進(jìn)而保障氨壓機(jī)的安全可靠運(yùn)行，全面提高企業(yè)的全要素生產(chǎn)率，促進(jìn)綜合效益產(chǎn)出。