往复活塞式压缩机关键部件故障原因分析
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工 业 技 术
２ ０ １ ４ 年 第 ２ ４ 期ｌ 科技创新与应用
往 复活塞式压缩机关键部件故限公司安装 工程八公 司， 安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ３ ８ ） 摘 要： 文章主要 以往 复活塞式压缩机关键部件故障为主 ， 重点分析十字头、 管道振动 、 气阎等三个部件故障 ， 由于此类压缩机常 处于高温、 腐蚀性强、 易燃等工作环境下 ， 如不及 时排 除故障 ， 会带来严重的事故后果。 关键 词 ： 往 复活 塞式 压 缩机 ； 振动 ； 十字头； 故 障 近年来 ， 随着计算机技术的快速发展 ， 各 种机械监 测与故 障诊 断技术广泛应用于石油化工 、 电力等行业 当中。 然而在实 际生产中， 压缩机的关键部件常会 出现一些故障 ， 进而影响其机器运行 ， 为此 ， 应根据实际故障情况分析原因， 必要时可建立在线状态监测与诊 断 系统 ， 提 高设 备 使用 效 率 。 １往复活塞式压缩机相关概述 往 复活 塞式 压缩 机 一 般 由主 机 和 附属 装 置 组成 ， 其 中主 机 有 以 下部分 ： （ １ ） 机体 ： 由机身、 中体和 曲轴箱构成 ， 同时也是往复式压缩 机的定位基础构建。（ ２ ） 传动机构 ： 是曲柄连杆机构 ， 在曲轴上装有 连杆大头 ， 小头与十字头相 连， 在滑道内曲轴通过连杆带动十字头 做往复运动并带动活塞组件在气缸内作往复运动。 （ ３ ） 压缩机构 ： 包 括气缸、 活塞组件 、 气 阀及填料等。 活塞工作 断面和气缸 内表面所形 成的空间是实现气体压缩 的工作腔 。气阀中的吸气 阀只能吸气 ， 排 气阀只能排气 ， 主要控制气体作单 向流动。在气缸 内活塞作往复式 运动时， 它能配合与排气 阀和吸气 阀的启闭动作 ， 进而实现膨胀 、 吸 气、 压缩及排气四个工作过程循环 。（ ４ ） 冷却系统 ： 水冷式 的组成共 有 中间 冷却 器 、 各级 气 缸 水套 、 管道 、 阀 门等 。 风冷 式 的 组成 共 有 中 间冷却器和散热风扇。系统之所 以可产生热量 ， 完全是借助压力冷 却 水 和水 的流动 ， 并 带 走 压缩 空 气 和运 动 部 件 。 （ ５ ） 润滑机构 ： 主要 由注油器 、 油过滤器 、 油冷却器和齿轮泵组成 。 ２往复活塞式压缩机关键部件故障原 因 ２ ． １压缩机十字头故障原因 压缩 机 中 的十字 头 具 有 导 向作 用 ，是 连 接 活塞 与 连 杆 的零 件 ， 经 实践 表 明 ， 十 字头 销是 压 缩 机最 容易 损 坏 的零 件 。以某 台往 复式 活塞压缩机为例 ， 采用对称平衡结构 ， 主要负担的任务 为对 甲烷氢 原料进行增压， 同时也是制作氢装置的心脏。 主要规格和参数如下 ： 压缩机轴功率 ４ ９ ６ ｋ Ｗ， 压缩级数为 ２ ， 压力油为润滑运动机构 的主 要 润滑 方 式 ， 气缸 填 料 主要 以无 油 润 方式 。 故 障原 因： 该压缩机投入使用后频发发生故障 ， 常常有松动现 象存在于十字头销螺母 ， 严重时还造成一次跳车事故 ， 既增 添了安 全 隐患 ， 还 使装 置 的 稳定 运 行 受到 严 重 影 响 。之后 经拆 卸 检 查后 得 十字头销的螺母有松动迹象 ， 才会造成螺栓 断裂 ， 在 十字头 的轨道 上有其推出销孔 的痕迹 ， 拉杆承受不了过大 的压力而断裂 ， 并引发 跳车。 针对上述现象可采取以下措施 ： （ １ ） 每半个月停机检查螺母 的 松 动情 况 。 （ ２ ） 采 取与 （ １ ） 相 同 的方式 检 查 Ｂ台压 缩 机 ， 从 检 查结 果 得知 ， 虽 然 十 字 头 销 的接 触 面 积 和 固 定螺 母 的扭 矩 相 一 致 ， 然 而 在 经一段运行时间后 ， 防松垫被剪短和螺母松动状况仍然存在于两 台 压缩机机组之间。（ ３ ） 保证十字头孔和十字头销锥两者 的接触面积 不易变质 ， 油 品的流动性和挥发性也可因此得以改善 。一般当润滑 油划 注 入 气 缸 后 完 成润 滑 任 务 后 ， 就 会 快 速 脱 离 工 作部 位 ， 防 止 因 在气 缸 内 因高 温停 留产 生结 碳 。残 炭 是 衡量 抗 焦 性 能 的 主要 标 志 ， 残 炭 越大 ， 则 说 明在 气 缸 中油 品结 碳倾 向就 越 大 。气 阀及 气 缸 的使 用寿 命 和润 滑 油 的正 确选 用 有 着 紧 密联 系 ，有 些 压 缩 机选 用 １ ３ 号 压缩机油产生了大量的结碳 ， 严重缩短了气 阀的使用寿命 。其次是 气缸注油量大小的影响 ， 一般在操作规程 中注油量对每级都有具体 的规定 ， 然 而在实际操作 中， 因思想过于陈旧 ， 往往会增 大注 油量 ， 导致压缩机 内存有大量 的润滑油 ， 活塞环 出现“ 粘附 ” 现象 ， 在后期 运行 中卡死 。活塞环后面的槽 中因聚集 了过量 的油 ， 尤其经高温度 压缩下变得碳化和变稠。 活塞和气缸因卡死的活塞环降低 了两者之 间的气密性 ，泄露出来 的气体还会不停破坏气缸壁上润滑油膜 ， 加 重汽缸壁 和活塞环 的磨损程度 。所 以， 在保证气缸润滑的条件下尽 量减少注油量 ，在每次打开气缸和气阀时应检查其中的润滑情况 ， 如结 碳较 多 则说 明注 油量 偏 大 ， 可 在 开 车时 通 过 调低 注 油 量并 不 停 调节 后 找 到合 适 的注 油量 。 （ ２ ） 启 闭件 动 作异 常 ： 一 般 启 闭件 动作 出 现异常故 障多是由颤振和锤击引起 ， 因气 阀设计不当或气流所造成 的扰 动 ， 进 而使 压 力波 动 产生 影 响 。 首 先 是颤 振 ， 当通 过 阀 门的气 流 不足 后 ， 启 闭件 会顶 到 气 阀盖 上 ， 颤 振 便 会 出现 ， 此 时在 阀 座 和 阀盖 之 间 的启 闭件 就会 发 生 颤振 ， 弹 簧 会 因 颤振 现 象 加速 磨 损 程 度 。如 果 阀片弹簧冲击 的痕迹没有出现在启闭件上 ，就可以断定为颤振 ， 有效消除颤振现象可通过选用轻质 弹簧即可。其次锤击 ， 当活塞把 气体推 出气缸时 ， 在开启过程中排气 阀更容易产生锤击 现象 ， 启闭 阀片 时要 克 服启 闭 件惯 性 ， 针对 惯性 力 较 大 的 阀 片 ， 由于 是 处 于 关 闭滞后状态 ， 推动其关闭的动力是回流气体 ， 并不是阀片弹簧 ， 会引 起 阀座和启闭件 的锤击。有效 消除锤击现象 ， 可通过辨认启 闭件和 阀座接触面出现的斑点 ，在压缩机外可听见 它所发出的 “ 咔嚓” 声 音， 调节 阀片的启闭时间采用增加弹簧伸缩量的方法 即可 ， 或改用
２ ０ １ ４ 年 第 ２ ４ 期ｌ 科技创新与应用
往 复活塞式压缩机关键部件故限公司安装 工程八公 司， 安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ３ ８ ） 摘 要： 文章主要 以往 复活塞式压缩机关键部件故障为主 ， 重点分析十字头、 管道振动 、 气阎等三个部件故障 ， 由于此类压缩机常 处于高温、 腐蚀性强、 易燃等工作环境下 ， 如不及 时排 除故障 ， 会带来严重的事故后果。 关键 词 ： 往 复活 塞式 压 缩机 ； 振动 ； 十字头； 故 障 近年来 ， 随着计算机技术的快速发展 ， 各 种机械监 测与故 障诊 断技术广泛应用于石油化工 、 电力等行业 当中。 然而在实 际生产中， 压缩机的关键部件常会 出现一些故障 ， 进而影响其机器运行 ， 为此 ， 应根据实际故障情况分析原因， 必要时可建立在线状态监测与诊 断 系统 ， 提 高设 备 使用 效 率 。 １往复活塞式压缩机相关概述 往 复活 塞式 压缩 机 一 般 由主 机 和 附属 装 置 组成 ， 其 中主 机 有 以 下部分 ： （ １ ） 机体 ： 由机身、 中体和 曲轴箱构成 ， 同时也是往复式压缩 机的定位基础构建。（ ２ ） 传动机构 ： 是曲柄连杆机构 ， 在曲轴上装有 连杆大头 ， 小头与十字头相 连， 在滑道内曲轴通过连杆带动十字头 做往复运动并带动活塞组件在气缸内作往复运动。 （ ３ ） 压缩机构 ： 包 括气缸、 活塞组件 、 气 阀及填料等。 活塞工作 断面和气缸 内表面所形 成的空间是实现气体压缩 的工作腔 。气阀中的吸气 阀只能吸气 ， 排 气阀只能排气 ， 主要控制气体作单 向流动。在气缸 内活塞作往复式 运动时， 它能配合与排气 阀和吸气 阀的启闭动作 ， 进而实现膨胀 、 吸 气、 压缩及排气四个工作过程循环 。（ ４ ） 冷却系统 ： 水冷式 的组成共 有 中间 冷却 器 、 各级 气 缸 水套 、 管道 、 阀 门等 。 风冷 式 的 组成 共 有 中 间冷却器和散热风扇。系统之所 以可产生热量 ， 完全是借助压力冷 却 水 和水 的流动 ， 并 带 走 压缩 空 气 和运 动 部 件 。 （ ５ ） 润滑机构 ： 主要 由注油器 、 油过滤器 、 油冷却器和齿轮泵组成 。 ２往复活塞式压缩机关键部件故障原 因 ２ ． １压缩机十字头故障原因 压缩 机 中 的十字 头 具 有 导 向作 用 ，是 连 接 活塞 与 连 杆 的零 件 ， 经 实践 表 明 ， 十 字头 销是 压 缩 机最 容易 损 坏 的零 件 。以某 台往 复式 活塞压缩机为例 ， 采用对称平衡结构 ， 主要负担的任务 为对 甲烷氢 原料进行增压， 同时也是制作氢装置的心脏。 主要规格和参数如下 ： 压缩机轴功率 ４ ９ ６ ｋ Ｗ， 压缩级数为 ２ ， 压力油为润滑运动机构 的主 要 润滑 方 式 ， 气缸 填 料 主要 以无 油 润 方式 。 故 障原 因： 该压缩机投入使用后频发发生故障 ， 常常有松动现 象存在于十字头销螺母 ， 严重时还造成一次跳车事故 ， 既增 添了安 全 隐患 ， 还 使装 置 的 稳定 运 行 受到 严 重 影 响 。之后 经拆 卸 检 查后 得 十字头销的螺母有松动迹象 ， 才会造成螺栓 断裂 ， 在 十字头 的轨道 上有其推出销孔 的痕迹 ， 拉杆承受不了过大 的压力而断裂 ， 并引发 跳车。 针对上述现象可采取以下措施 ： （ １ ） 每半个月停机检查螺母 的 松 动情 况 。 （ ２ ） 采 取与 （ １ ） 相 同 的方式 检 查 Ｂ台压 缩 机 ， 从 检 查结 果 得知 ， 虽 然 十 字 头 销 的接 触 面 积 和 固 定螺 母 的扭 矩 相 一 致 ， 然 而 在 经一段运行时间后 ， 防松垫被剪短和螺母松动状况仍然存在于两 台 压缩机机组之间。（ ３ ） 保证十字头孔和十字头销锥两者 的接触面积 不易变质 ， 油 品的流动性和挥发性也可因此得以改善 。一般当润滑 油划 注 入 气 缸 后 完 成润 滑 任 务 后 ， 就 会 快 速 脱 离 工 作部 位 ， 防 止 因 在气 缸 内 因高 温停 留产 生结 碳 。残 炭 是 衡量 抗 焦 性 能 的 主要 标 志 ， 残 炭 越大 ， 则 说 明在 气 缸 中油 品结 碳倾 向就 越 大 。气 阀及 气 缸 的使 用寿 命 和润 滑 油 的正 确选 用 有 着 紧 密联 系 ，有 些 压 缩 机选 用 １ ３ 号 压缩机油产生了大量的结碳 ， 严重缩短了气 阀的使用寿命 。其次是 气缸注油量大小的影响 ， 一般在操作规程 中注油量对每级都有具体 的规定 ， 然 而在实际操作 中， 因思想过于陈旧 ， 往往会增 大注 油量 ， 导致压缩机 内存有大量 的润滑油 ， 活塞环 出现“ 粘附 ” 现象 ， 在后期 运行 中卡死 。活塞环后面的槽 中因聚集 了过量 的油 ， 尤其经高温度 压缩下变得碳化和变稠。 活塞和气缸因卡死的活塞环降低 了两者之 间的气密性 ，泄露出来 的气体还会不停破坏气缸壁上润滑油膜 ， 加 重汽缸壁 和活塞环 的磨损程度 。所 以， 在保证气缸润滑的条件下尽 量减少注油量 ，在每次打开气缸和气阀时应检查其中的润滑情况 ， 如结 碳较 多 则说 明注 油量 偏 大 ， 可 在 开 车时 通 过 调低 注 油 量并 不 停 调节 后 找 到合 适 的注 油量 。 （ ２ ） 启 闭件 动 作异 常 ： 一 般 启 闭件 动作 出 现异常故 障多是由颤振和锤击引起 ， 因气 阀设计不当或气流所造成 的扰 动 ， 进 而使 压 力波 动 产生 影 响 。 首 先 是颤 振 ， 当通 过 阀 门的气 流 不足 后 ， 启 闭件 会顶 到 气 阀盖 上 ， 颤 振 便 会 出现 ， 此 时在 阀 座 和 阀盖 之 间 的启 闭件 就会 发 生 颤振 ， 弹 簧 会 因 颤振 现 象 加速 磨 损 程 度 。如 果 阀片弹簧冲击 的痕迹没有出现在启闭件上 ，就可以断定为颤振 ， 有效消除颤振现象可通过选用轻质 弹簧即可。其次锤击 ， 当活塞把 气体推 出气缸时 ， 在开启过程中排气 阀更容易产生锤击 现象 ， 启闭 阀片 时要 克 服启 闭 件惯 性 ， 针对 惯性 力 较 大 的 阀 片 ， 由于 是 处 于 关 闭滞后状态 ， 推动其关闭的动力是回流气体 ， 并不是阀片弹簧 ， 会引 起 阀座和启闭件 的锤击。有效 消除锤击现象 ， 可通过辨认启 闭件和 阀座接触面出现的斑点 ，在压缩机外可听见 它所发出的 “ 咔嚓” 声 音， 调节 阀片的启闭时间采用增加弹簧伸缩量的方法 即可 ， 或改用
