邵景海

摘 要 本文介紹了壓縮機的工作原理和冷卻器在壓縮機工作中的作用，針對天然氣串入冷卻液的實際事例說明解決問題的思路和方法。

關(guān)鍵詞 壓縮機工作原理 冷卻器 氣封填料函

一、壓縮機的工作原理

壓縮機是各行業(yè)工業(yè)上廣泛使用的機器設(shè)備，在石油化工行業(yè)的應(yīng)用尤其普遍。壓縮機的工作原理是通過原動機輸出動力驅(qū)動壓縮機曲軸做旋轉(zhuǎn)運動，曲軸的旋轉(zhuǎn)運動又通過曲柄連桿將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)槭诸^在滑道內(nèi)做直線往復(fù)運動，十字頭又帶動活塞桿在氣缸內(nèi)做直線往復(fù)運動，實現(xiàn)氣體的吸入、壓縮、排出等過程。對于蓋側(cè)工作容積，活塞由外止點向曲軸方向移動時，進氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，氣體通過進氣閥進入氣缸。活塞由內(nèi)止點向外止點移動時，進氣閥和排氣閥均關(guān)閉。隨著氣缸內(nèi)的氣體被壓縮而壓力逐漸升高，當壓力超過排氣閥外的氣體壓力時，排氣閥打開，排出壓縮氣體。活塞移至外止點時，排氣結(jié)束。氣缸軸側(cè)與蓋側(cè)工作過程相反。對于多級壓縮機，上一級排出的氣體經(jīng)過冷卻后被送到下一級，再進行壓縮，最后一級排出的氣體經(jīng)過后冷卻器輸出，向用戶提供合格的壓縮氣體。壓縮機在壓縮氣體過程時會產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量大部分留在氣體中使氣體溫度升高，還有一部分傳導(dǎo)給氣缸使氣缸溫度升高，為使壓縮機正常工作就要降低氣體和壓縮機缸體溫度，為此就要使用冷卻系統(tǒng)冷卻氣體和缸體。冷卻方式主要有水冷和氣冷，冷卻介質(zhì)在冷卻系統(tǒng)管路中周而復(fù)始的循環(huán)冷卻氣體和缸體，保證壓縮機氣體和缸體的溫度滿足正常工作需要。

二、存在的問題

實例說明如下：新疆克拉瑪依油田有一臺2D8-35/1-19天然氣壓縮機，原冷卻方式是水冷，但當?shù)厮|(zhì)較硬較差，使用一段時間后冷卻管路中存有大量的水垢和污垢，冷卻效果下降，氣體溫度升高影響壓縮機的正常使用。為解決此問題我們建議將冷卻方式由水冷改為風(fēng)冷，增加一臺風(fēng)冷器和冷卻液儲箱，冷卻介質(zhì)改用防凍液，這樣就可以避免在冷卻管路中產(chǎn)生水垢和污垢。改造后用戶反映使用情況良好?？蛇^了一段時間，用戶打電話反映發(fā)現(xiàn)冷卻液儲箱內(nèi)含有大量天然氣，表明壓縮機的氣體系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)互相串通，這在壓縮機的正常工作中是不允許的，尤其是壓縮介質(zhì)是天然氣而產(chǎn)生的泄露。

三、壓縮機氣體系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)走向路線

氣體系統(tǒng)走向路線：氣體→一級進氣緩沖罐→一級氣缸→一級排氣緩沖罐→中間冷卻器→氣液分離器→二級緩沖罐→二級氣缸→二級排氣緩沖罐→排氣管路→風(fēng)冷器→進用戶使用系統(tǒng)。

冷卻系統(tǒng)走向路線：（這里只說明和氣體有串通可能性的管路路線）冷卻液→一級氣缸→中間冷卻器→二級氣缸→風(fēng)冷器→冷卻液儲箱。

四、串入天然氣問題原因分析

這次在更換風(fēng)冷系統(tǒng)時，把立式列管中間冷卻器同時更換，由于現(xiàn)場條件所限，沒有行車和吊車可供使用，安裝難度較大。在做好安全防護措施情況下，擬定好施工方案，認真按照施工方案作業(yè)。在組裝中間冷卻器時，先把中冷芯倒置，放入下密封墊圈后放入中間殼體，再放入中密封墊圈、鋼圈和O型橡膠密封圈扣上底部殼體，用螺栓均勻?qū)ΨQ連接緊固好。為防止翻起時中冷芯滑動跑位脫掉O型橡膠密封圈，用電焊將中冷芯和中間殼體點焊定位，翻立起來后用手持式砂輪機清除焊接部位焊點，放入上密封墊圈，將上殼體對正，再用螺栓均勻?qū)ΨQ連接緊固好。

在風(fēng)冷器和中間冷卻器更換好以后，開始開車試運行觀察各部位工作狀況。當班工作人員在檢查冷卻管路時，發(fā)現(xiàn)走到冷卻液儲箱附近有天然氣味道，用測試報警儀測試顯示為高報警。猜測是中間冷卻器組裝的問題造成O型橡膠圈密封不好發(fā)生天然氣泄漏。把中間冷卻器底部的排污閥打開沒有發(fā)現(xiàn)太多的液體，中間冷卻器泄露的可能性不大。那問題出在哪里呢？會不會是一級氣缸墊子破裂造成天然氣體泄漏？前一段時間用戶更換過一級缸蓋，沒有換缸蓋墊子，它的破裂造成天然氣泄漏串入冷卻液可能性應(yīng)該很大。停機拆開一級氣閥檢查發(fā)現(xiàn)缸體內(nèi)沒有出現(xiàn)液體，啟動冷卻液循環(huán)泵仔細觀察未見有液體流出，一級缸蓋墊子破裂造成天然氣泄漏也可以排除?？赡睦镞€會造成天然氣泄漏呢？大家把目光又投向中間冷卻器。由于中間冷卻器的設(shè)計結(jié)構(gòu)是氣體走管稱，液體走殼稱，因此，懷疑有列管破裂或砂眼而造成天然氣泄漏。排除這種懷疑也不難，使用打壓泵給中間冷卻器做打壓試驗就可以解決。打壓泵打壓后發(fā)現(xiàn)壓力停留一段時間能夠保持穩(wěn)定，中間冷卻器泄漏也可以排除。在風(fēng)冷器中，氣體和液體設(shè)計時就是兩個互不連通的系統(tǒng)，根本不可能串通。在壓縮機本體里防止氣體和液體互相串通，用密封墊密封的部位就是一級缸體和二級缸體，還有氣封填料函處。雖然二級缸蓋墊子一年多沒有拆卸，一、二級氣封填料函的密封墊更是從來沒有動過，它們出現(xiàn)問題的可能性不大，因為更換風(fēng)冷器和中間冷卻器前沒有出現(xiàn)過天然氣泄漏問題。但為了尋找問題的癥結(jié)所在，大家還是準備全部檢查一遍。先啟動冷卻液循環(huán)泵，打開一級中間接筒觀察口，發(fā)現(xiàn)沒有冷卻液泄漏。打開二級中間接筒觀察口，卻發(fā)現(xiàn)氣封填料函排污管漏液，這時二級進氣閥拆掉，看到活塞內(nèi)止點處有大量的冷卻液往外泄漏，泄露部位找到了，可是冷卻液怎么會往氣封填料函兩邊泄露呢？如果是氣封填料函的氣缸側(cè)密封墊損壞，氣體和液體可以互相串通；如果是氣封填料函的接筒側(cè)O型密封圈損壞，氣體和液體是不會互相串通的。仔細觀察發(fā)現(xiàn)，在活塞內(nèi)止點處冷卻液沿著活塞桿周圍的縫隙往外流，在中間接筒觀察口發(fā)現(xiàn)氣封填料函排污管漏液，氣封填料函壓蓋處沒有漏液。這樣一個問題就出現(xiàn)了，這可是筆者從事壓縮機工作二十年以來都沒有碰到的問題。分析判斷氣封填料函殼體可能有破裂或砂眼腐蝕造成氣體泄漏，停機啟動冷卻循環(huán)液時就會看到冷卻液往兩邊泄露。拆下二級缸蓋，抽出活塞桿，再把氣封填料函壓蓋拆下，掏出填料。找來一截鋼管塞進二級缸體，對準氣封填料函殼體用大錘將其打動退出，取出來發(fā)現(xiàn)氣封填料函殼體上有一個腐蝕孔，正是這個原因造成天然氣串入冷卻液。在氣封填料函殼體上出現(xiàn)一個腐蝕孔則分析認為是在翻砂鑄造時，殼體表面存有夾渣或不光滑平整有凹坑，冷卻水質(zhì)又較硬較差，長時間使用后造成該部位出現(xiàn)腐蝕孔。

五、結(jié)束語

在這次問題的分析過程中，我們始終本著氣體和液體可能連通的部位去尋找，逐步排除。雖然起初懷疑是密封墊破損造成泄露，最后檢查發(fā)現(xiàn)是氣封填料函殼體上有一個腐蝕孔泄露，但這種分析方法無疑是正確的。