加氢压缩机气缸盖螺栓断裂原因分析及处理

２０１０年第５期（总２２３期）　■故障分析　

文章编号：１００６￣９７１（２０１０）０５－００４０￣２　

新氢压缩机气缸套偏转的原因分析　

王瑞金．孙远飞　（中国石油大连石化公司，辽宁大连１１６０３２）　

摘要：根据进口往复压缩机气缸套偏转的故障问题，对故障产生的原因进行了分析，并且对维修方法　进行了论述。　关键词：往复压缩机；气缸套；偏转；修复　中图分类号：ＴＨ４５７　文献标识码：Ｂ　

ｌ　刖吕　

中国石油大连石化公司新建的３００万吨／年渣　油加氢装置，是目前国内压力最高，规模最大的渣油　

加氢脱硫装置，其中的新氢压缩机（Ｋ一１８０２Ａ／Ｂ／　Ｃ）采用两开一备的运行模式，由美国ＤＲＥＳＳＥＲ—　ＲＡＮＤ公司制造的往复压缩机，型号为：４ＨＨＥ—ＶＬ　

一４，采用４级压缩，每级一个气缸。　

２压缩机的主要参数　

电机功率：５５００　ｋＷ　活塞行程：３５５　ｍｍ　

一级进气压力：２．３３　ＭＰａ　二级进气压力：４．４４　ＭＰａ　

三级进气压力：７．９２　ＭＰａ　

四级进气压力：１３．８５　ＭＰａ　电机转速：３００　ｒ／ｍｉｎ　设计流量：５３０００　Ｎｍ　／ｈ　

一级排气压力：４．５８　ＭＰａ　二级排气压力：８．１７　ＭＰａ　

三级排气压力：ｌ４．２８　ＭＰａ　四级排气压力：２１．１０　ＭＰａ　

３故障现象　

３台新氢压缩机（Ｋ一１８０２Ａ／Ｂ／Ｃ）于２００８年７　

月投入到装置运行中，期间经历过几次小修检查，没　

有发现问题，其中Ｋ一１８０２Ｂ机曾经于２００９年１１　月份进行过小修，当时打开各级气缸检查，没有发现　

问题。　２０１０年３月中旬，我们在运行检查中发现Ｋ一　

收稿日期：２０１０—０６—２８　１８０２Ｂ机的３级进气压力比以前有明显的降低，由　

原来的７．３　ＭＰａ下降到５．９　ＭＰａ。对此压力的变　化，起初我们怀疑是压缩机气阀出现问题，我们认真　

地检查了２级和３级的进、排气阀，没有发现任何异　常情况。经过比较压缩机实际的压缩比，我们认为　是２级气缸内部出现问题。　

加氢装置中往复式压缩机振动原因分析及解决措施

摘要：在我国社会经济水平不服提高的今天，工业也得到了较大程度的发展，在这个过程中会面临着很多的机遇和挑战。就从目前的情况看来，工业发展生产过程中会应用到各种各样的机械设备，其中不可缺少的就是往复式压缩机，这种设备会与各个方面工作之间有着紧密的联系。不过往复式压缩机会受到一些因素的影响而导致无用功的出现，这样不仅会导致较为严重的机械损失出现，而且还会在能源方面受到损失。所以，相关工作人员要结合往复式压缩机的实际运行情况及振动原因进行充分的分析，在这之后采取有效的措施进行处理。

关键词：加氢装置；往复式压缩机；振动原因；解决措施

前言：

通过实际调查发现，加氢装置当中会涉及到较多中设备，其中占据非常重要地位的就是往复式压缩机，这种设备有着较广的适用范围，并且还会对加氢装置整体运行效率和质量带来较大程度的影响。然而往复式压缩机在运行过程中不可避免的会出现振动，这就要求工作人员要对振动原因进行充分掌握，在这之后进行相应处理，进而才能够达到良好的效果，保障加氢装置的安全长周期稳定运行。

一、往复式压缩机的工作原理

第一阶段，膨胀阶段。在往复运动时会对活塞产生一个巨大推力，让活塞得以开展往复运动。在活塞和闸门存在较远距离时，能够通过吸气能量的转换来对整体砌体变化产生影响。当活塞和闸门距离较近时，则能够利用吸气方式进到阀门当中，整体结构也会出现相应改变，阀门也会随之关闭。第二阶段，吸气阶段。通常是因为压差二产生吸力，当活塞出现往复运动时，压力差会打开吸入口阀门，导致腔室体积变大，而且在压差作用下气体会逐步吸入工作室内，在气体逐步抽压的情况下，压力差慢慢变小，直至阀门消失。第三阶段，压缩阶段。在往复运动过程中活塞反向运动过程中，工作室体积变小，不过工作室压力变大情况下，排气口关闭会让工作是压力变大。第四阶段，排气阶段。压缩完毕后，工作室内部压力巨大，这时需要将气阀压力克服，排出气体。

二　缸套断裂原因分析　

１．宏观断口分析　

缸套断口没有明显的塑性变形，断口外侧比较光　

滑，断ｇｌ内侧比较粗糙，呈颗粒状，属于典型的疲劳断　

口。疲劳破坏与静应力破坏的区别是：　

１）疲劳破坏是在交变应力下形成的。　

２）材料的疲劳极限远小于静载强度极限。　３）疲劳断口有两个明显的区域，即光滑区和粗糙　

区。　

２．裂纹形成的机理　

缸套在每一个工作循环中要承受摩擦力拉压作　用，还要承受变化的气体力作用，在缸套凸肩处，由于　

构件形状突变产生应力集中，当缸套所承受的交变应力　

高于其疲劳极限时，在凸肩表面的某些晶粒出现滑移，　随着应力次数的增多，滑移带变宽并加剧，最终裂开　

并形成表面裂纹，应力继续作用，裂纹逐渐向缸套内表　

面扩展，由于反复拉压，裂开的两个面时而挤压，时而　

分开，光滑区便产生于此。当裂纹扩展到一定程度，缸　

套的剩余截面不足以抵抗其所受的应力时，就会突然断　

裂，突然断裂处出现粗糙颗粒状。　

３．疲劳破坏的类型　

从表１看出缸套平均运行１２　０００ｈ左右断裂，断裂前　

所经历的应力循环次数为Ⅳ，即　

舴１２　０００×６０ｎ＝＝１２　０００　Ｘ　６０×３３０＝２．３７６　Ｘ　１０　次　式中月——转速，３３０ｒ／ｒａｉｎ。　

这种类型的疲劳破坏属于高周疲劳，亦称应力疲　

劳。高周疲劳承受的应力水平低，裂纹扩展速度慢，断　

裂时所经历的应力循环次数多，一般在ｌ０　上。　

４．缸套强度计算　（Ｉ）摩擦应力由于活塞的往复运动，活塞环与　

缸套内壁构成一对摩擦副，文献［１】指出，一般往复　

摩擦力所消耗的功率占总的机械摩擦功率～　的６０％～　７０％。即　

＝（０．６～０．７）Ⅳ¨×６０／（２ｓｎ）　

式中　——摩擦应力，单位为Ｎ；　

Ⅳｒ　—～机械摩擦功率，单位为ｋＷ，Ｎ　一Ⅳ　（１　，７　），其中，轴功率Ｎ　＝３４２ｋＷ，ｒ７　为　压缩机机械效率，对于带十字头的大、中　型压缩机，，７　取０．９０～０．９５；　

卜活塞行程，为３２０ｍｍ。　所以，Ｆ　＝０．６５×３４２×（１　０．９２）×６０／（２×　

压缩机的常见故障及原因

摘要 压缩机在工作中常会出现一些故障，如不及时排除或排除不彻底，便会造成重大事故。总结了压缩机常见故障及产生事故的原因。

关键词 压缩机；故障；原因

随着科学技术的发展，压力能的日益广泛应用，使得压缩机在工农业生产中成为必不可少的关键设备之一。压缩机主要是用来提高气体压力和输送气体，是将机械能转变为压力能的机器。压缩机在实际工作中常会出现一些故障，如不及时排除，或者排除不彻底，便会造成一些不必要的重大事故。因此，必须熟悉操作常识和机械性能，及时发现故障，排除故障，减少事故的发生，真正做到安全生产。

1常见故障

1.1排气量不足（实际排气量与设计排气量相比较）

（1）进气过滤器的故障。积垢堵塞，吸气管过长、管径小都是影响排气量的因素，要定期清理过滤器。

（2）气缸、活塞、活塞环严重磨损，使间隙增大，气体泄漏量增大，影响排气量。属于正常磨损，应及时更换磨损件；属于安装不正确，间隙留得不合适，应按图纸设计改正。

（3）填料函不严，产生漏气。原因是填料函本身制造不合要求；其次有可能安装时活塞杆与填料函不对中，产生磨损、拉伤，造成漏气，可在填料函处加注润滑油，起到润滑冷却作用。

（4）压缩机吸、排气阀的故障。阀座与阀片间掉入异物，关闭不严造成漏气，这不仅影响排气量，还影响间级压力和温度的变化。阀座与阀片接触不严形成漏气，是由制造质量或者阀座与阀片磨损严重所引起的。

（5）气阀弹簧力与气体力匹配的不好。弹力过强，阀片开启缓慢；弹力过弱，阀片关闭不及时。这不仅影响了气量，也会影响功率的增加及部件的使用寿命，同时，还会影响气体压力和温度的变化。

（6）压紧气阀的压紧力不当。压紧力小，要漏气；压紧力太大会使阀罩损坏、变形。气阀有故障后，阀盖不仅发热同时压力输出不正常。

1.2排气温度不正常

排气温度高于设计值。影响排气温度增高的理论因素有进气温度、压力比以及压缩指数。实际影响吸气温度升高的原因是中间冷却效率低或者中冷器内水垢过多影响散热，后面的吸气温度升高，排气温度也会升高。气阀、活塞环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且也会使级间压力变化，只要压力比高于正常值就会使排气温度升高。