張 亮

（中國(guó)石油撫順石化乙烯化工廠， 遼寧 撫順 113004）

氫氣壓縮機(jī)在石油化工生產(chǎn)中占有十分重要的地位，有著制造精度高，工藝條件復(fù)雜，運(yùn)行條件苛刻，維護(hù)維修技術(shù)要求高等特點(diǎn)［1］。撫順石化乙烯廠乙烯裝置氫氣壓縮機(jī) GB303A是由法國(guó)BURTON CORBLIN公司生產(chǎn)的D124 HG 2/5型隔膜式壓縮機(jī)。屬于撫順乙烯廠的關(guān)鍵設(shè)備。該設(shè)備至1991年9月投用至今，故障率逐年上升，維修費(fèi)用增加，而且一旦出現(xiàn)故障將會(huì)影響到聯(lián)合裝置下游的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和工作原理

GB303A是兩級(jí)隔膜式往復(fù)壓縮機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)皮帶帶動(dòng)飛輪及曲軸旋轉(zhuǎn)，曲軸通過(guò)安裝在偏心軸頸上的連桿提供往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連桿另一端通過(guò)十字頭銷與十字頭相連，十字頭在中間滑道中運(yùn)動(dòng)，液壓活塞安裝在十字頭上，活塞在液壓缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并用活塞環(huán)密封，活塞使固定體積的液壓油箱對(duì)膜片組前后脈動(dòng)，液壓油使膜片組壓向氣壓缸頭，使氣體得到壓縮。

1.1 基本組成

基本組成如圖1。

圖1 壓縮機(jī)組成Fig.1 Structure of the compressor

1.2 壓縮機(jī)基本參數(shù)

基本參數(shù)如表1。

1.3 運(yùn)行中的主要問(wèn)題

GB303A潤(rùn)滑油壓力正常在2.5~6 kg/cm2，聯(lián)鎖值2.06 kg/cm2。但隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，潤(rùn)滑油壓力也隨著降低，冬季運(yùn)行油壓可以在正常范圍內(nèi)，但夏季運(yùn)行油壓接近聯(lián)鎖值。之前也經(jīng)過(guò)多次維修，更換了軸瓦，主油泵，小端襯套等主要部件，而且也更換了換熱面積更大的潤(rùn)滑油冷卻器，但問(wèn)題沒(méi)有根本解決。同時(shí)，雨天皮帶打滑，冬天電機(jī)超載跳閘，出口氫氣溫度也出現(xiàn)了高溫聯(lián)鎖的情況。針對(duì)GB303A運(yùn)行中存在的問(wèn)題，我們成立了攻關(guān)小組，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。

表1 GB303主要參數(shù)Table 1 GB303A main parameters

2 故障及原因分析

2.1 潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障分析

常出現(xiàn)的問(wèn)題是潤(rùn)滑油壓力低，正常生產(chǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油從油箱中一級(jí)過(guò)濾器到外部潤(rùn)滑油冷卻器再到主油泵，二級(jí)過(guò)濾器，在二級(jí)過(guò)濾器后分三股，一股去油壓表和聯(lián)鎖信號(hào)線，另一股為大頭瓦小端襯套提供潤(rùn)滑，第三股通過(guò)補(bǔ)償泵補(bǔ)充到由于活塞和油壓限制器泄漏的液壓油。主油泵后有油壓調(diào)節(jié)閥，多余的潤(rùn)滑油由此泄出到油箱，從油壓限制器排出的潤(rùn)滑油也被引入油箱。

2.1.1 故障分析［2］

首先利用故障樹(shù)模型進(jìn)行分析如圖2。

圖2 潤(rùn)滑油壓力低事故樹(shù)分析Fig.2 lubrication oil pressure analysis tree chart

從上面的分析可以看出，主油泵故障，壓力表故障和連鎖儀表故障是最明顯的最容易排除的故障。在排除A，B，C故障之后，對(duì)1，2，3問(wèn)題進(jìn)行了細(xì)致分析，對(duì)軸瓦間隙進(jìn)行了測(cè)繪，更換了不合格的軸瓦，對(duì)活塞環(huán)間隙進(jìn)行精確測(cè)量（表2），保證相關(guān)間隙在正常的范圍，從而排除了由于軸瓦間隙過(guò)大導(dǎo)致的潤(rùn)滑油壓力低的可能

表2 間隙標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比Table 2 the gap standard value and the actual value comparison

2.1.2 潤(rùn)滑油油路系統(tǒng)故障及處理小結(jié)

首先對(duì)油路系統(tǒng)各個(gè)靜密封點(diǎn)進(jìn)行了檢查，更換了可能泄漏的油路管線和管件，同時(shí)對(duì)潤(rùn)滑油壓力調(diào)節(jié)旋紐重新整定，消除了潤(rùn)滑油油路系統(tǒng)漏油導(dǎo)致潤(rùn)滑油壓力降低的可能。為了消除潤(rùn)滑油冷卻器泄漏的可能，我們重新對(duì)油冷卻器進(jìn)行打壓，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油冷卻器泄漏。

由于潤(rùn)滑油管路中主油泵之前的油路系統(tǒng)在壓縮機(jī)正常運(yùn)行時(shí)是負(fù)壓狀態(tài)，其是否漏氣相對(duì)比較難判斷，我們重新對(duì)各個(gè)靜密封點(diǎn)進(jìn)行把緊，對(duì)可能泄漏的管件進(jìn)行了更換，從而消除了由于潤(rùn)滑油管路系統(tǒng)漏氣造成的潤(rùn)滑油壓力波動(dòng)及潤(rùn)滑油低壓聯(lián)鎖。

對(duì)潤(rùn)滑油的品質(zhì)問(wèn)題，我們?cè)敿?xì)地核對(duì)了潤(rùn)滑油的牌號(hào)，對(duì)潤(rùn)滑油品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，金屬離子，雜質(zhì)和水含量都在正常范圍內(nèi)。

潤(rùn)滑油中的不凝氣含量超標(biāo)也將造成潤(rùn)滑油壓力波動(dòng)

［4］，我們對(duì)潤(rùn)滑油低壓聯(lián)鎖后的壓縮機(jī)油路系統(tǒng)拆檢發(fā)現(xiàn)，二級(jí)濾網(wǎng)腔和潤(rùn)滑油冷卻器中都有少量空隙，這說(shuō)明油路系統(tǒng)有不凝氣在此聚集。在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)有時(shí)油壓波動(dòng)，停機(jī)重啟后潤(rùn)滑油壓力恢復(fù)正常。這是由于在開(kāi)機(jī)時(shí)用手搖打壓泵將油路系統(tǒng)的不凝汽強(qiáng)制排除所致。對(duì)不凝汽的產(chǎn)生，分析原因：一是正常的溶解空氣，二是由一二段油壓限制器回油和油壓調(diào)節(jié)旋鈕回油沖擊油箱中的潤(rùn)滑油所形成的空氣泡沫被吸入到潤(rùn)滑油管路聚集所致。針對(duì)此問(wèn)題，我們延長(zhǎng)了一二段油壓限制器回油管，并將排出方向指向潤(rùn)滑油過(guò)濾器吸入口的遠(yuǎn)端，避免了沖擊的空氣泡沫被吸入到潤(rùn)滑油管路而造成潤(rùn)滑油壓力波動(dòng)或低壓聯(lián)鎖。

通過(guò)以上措施，壓縮機(jī)低油壓的問(wèn)題得到了根本解決。GB303A潤(rùn)滑油油壓保持在3.5 kg/cm2，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的運(yùn)轉(zhuǎn)，沒(méi)有發(fā)生低油壓事故。

2.2 皮帶打滑和超載跳閘故障分析

GB303A所用的三角皮帶界面為梯形（圖3），其工作面是兩個(gè)側(cè)面，由于界面的楔形效應(yīng)，摩擦力較大，能傳遞較大的功率，且傳送帶有一定的彈性，可緩沖沖擊和吸收振動(dòng)，過(guò)載時(shí)皮帶在輪上打滑，可防止損壞其他零件。但是由于打滑，皮帶將強(qiáng)烈發(fā)熱，迅速磨損，并且壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速明顯下降，壓縮機(jī)將跳閘停車，同時(shí)皮帶打滑加劇了其疲勞損壞，如脫層，撕裂或拉斷等。［3］GB303A皮帶的使用壽命一般為3個(gè)月左右，同時(shí)也出現(xiàn)過(guò)撕裂反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

圖3 GB303A曲軸圖示Fig. 3 The Crankshaft of GB303

為徹底排查消除皮帶打滑對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行的影響，我們對(duì)皮帶和皮帶輪進(jìn)行檢查：皮帶使用的是C3251型皮帶，質(zhì)量合格。對(duì)電機(jī)側(cè)皮帶輪檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，輪槽由于長(zhǎng)期摩擦產(chǎn)生磨損凹陷，使得三角皮帶的工作面發(fā)生了變化，由以前的兩側(cè)變?yōu)榈撞浚Σ亮p小，所傳遞的有效功率下降，造成皮帶打滑和壓縮機(jī)跳閘。我們重新定制了符合標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)側(cè)皮帶輪，為防止雨天皮帶打滑，除了根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整皮帶的松緊外，還對(duì)壓縮機(jī)加裝了防雨棚。經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，皮帶打滑沒(méi)有再發(fā)生過(guò)，皮帶的使用壽命可達(dá)到 10個(gè)月。更換后的舊皮帶也只是包封層有磨損，壓縮層和強(qiáng)力層損壞輕微。超載跳閘的問(wèn)題，在排除曲軸箱內(nèi)部構(gòu)件故障后，我們發(fā)現(xiàn)皮帶過(guò)緊或?qū)χ胁缓?，入冬氣溫驟降都將使皮帶過(guò)緊，需要做和夏季不同的調(diào)整。

2.3 壓縮機(jī)出口溫度導(dǎo)致高溫連鎖停車

我們定期對(duì)壓縮機(jī)出口冷卻器進(jìn)行清洗，并將壓縮機(jī)一二段氣板的冷卻水由原先的串聯(lián)改為現(xiàn)在的并聯(lián)，使二段氣板的入口冷卻水溫度由原先的45 ℃下降到現(xiàn)在的23 ℃，使氫氣出口溫度由原先的 73 ℃下降到現(xiàn)在的 68 ℃，消除了壓縮機(jī)出口高溫聯(lián)鎖的故障。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)上述3種主要故障的分析，通過(guò)結(jié)垢原理分析，故障樹(shù)分析等手段基本找到了事故原因并確定了維修策略。

（1）潤(rùn)滑油低壓聯(lián)鎖主要原因是軸瓦間隙超過(guò)設(shè)計(jì)值，增大了潤(rùn)滑油的泄漏量，潤(rùn)滑油系統(tǒng)管線漏氣，造成潤(rùn)滑油壓力波動(dòng)和潤(rùn)滑油低壓聯(lián)鎖，通過(guò)更換軸瓦和對(duì)油路查漏換管線找準(zhǔn)了問(wèn)題的關(guān)鍵。

（2）皮帶打滑的主要原因是電機(jī)側(cè)皮帶輪輪槽由于長(zhǎng)期摩擦產(chǎn)生磨損凹陷，使得三角皮帶的工作面發(fā)生了偏移，雨天皮帶帶水摩擦力減小，通過(guò)更新皮帶輪抓住了問(wèn)題的關(guān)鍵，效果也比以往單純更換皮帶而收效甚微要好的多，既增加了運(yùn)行周期和穩(wěn)定性，又降低了維護(hù)費(fèi)用。

（3）出口溫度高的問(wèn)題的解決更加具有創(chuàng)造性，抓住問(wèn)題的關(guān)鍵大膽革新，改變也由于原設(shè)計(jì)的不足，在不影響壓縮機(jī)的功效的情況下提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性保障了下游裝置的運(yùn)行。

對(duì)壓縮機(jī)故障診斷是一項(xiàng)包含了在線監(jiān)測(cè)，故障診斷，統(tǒng)計(jì)概率等各種學(xué)科的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。在實(shí)際生產(chǎn)中只要利用好其中一項(xiàng)，抓住問(wèn)題關(guān)鍵就能對(duì)氫氣壓縮機(jī)及同類設(shè)備的故障分析和維修提供有力的支持。［5］在壓縮機(jī)檢修中要堅(jiān)持用數(shù)據(jù)說(shuō)話代替用經(jīng)驗(yàn)說(shuō)話，每一個(gè)環(huán)節(jié)都要仔細(xì)認(rèn)真分析，防止問(wèn)題潛藏在被排除項(xiàng)里；遵守修必修好的原則，對(duì)不負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)要求的備件要徹底更換，避免出現(xiàn)反復(fù)無(wú)效維修和維修低標(biāo)準(zhǔn)。

［1］ 尹洪福.過(guò)程裝備管理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［2］ 羅百輝．制造企業(yè)設(shè)備管理工作現(xiàn)狀與對(duì)策[OL].中國(guó)設(shè)備網(wǎng)，2009：2-23．

［3］ 蘇杭.機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

［4］ 徐敏.設(shè)備故障診斷手冊(cè)[M]．西安：西安交通大學(xué)出版社，1998.

［5］ 黃文虎，夏松波，劉瑞巖.設(shè)備故障診斷原理、技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1997.