陳翔， 陳孝輝

（1.中石化北京化工研究院，北京 100013；2.中石化北京燕山分公司，北京 102500）

0 引言

由于C-2001壓縮機的壓縮介質為火炬氣，其成分復雜，而且含有液體及其它雜質。雖然在該機組的一、二段吸入前均配置了過濾和分離設備，但每次對機組檢修均發(fā)現(xiàn)各吸、排氣閥流道及活塞體表面等有大量的黑色附著物。一方面對氣閥開啟、關閉的及時性及密封性造成很大的影響，同時雜物聚結在導向環(huán)的預留間隙里，影響其熱脹量，加劇了磨損，導致壓縮機運行周期短，經(jīng)常出現(xiàn)氣閥損壞和活塞導向環(huán)磨損的故障現(xiàn)象。

1 C-2001 壓縮機故障原因及分析［1－6］

1.1 C-2001壓縮機結構特點

C-2001壓縮機的結構型式為V型，為了提高吸入氣體的質量，在一、二段吸入之前均設置了過濾分離罐。其主軸承、大小頭瓦及十字頭的潤滑依靠壓縮機主軸自帶的一個擺線齒輪泵增壓循環(huán)完成。氣缸采用了全無油潤滑、水冷方式，具有環(huán)保、節(jié)油等優(yōu)點，同時氣缸的V型分布及無油潤滑方式?jīng)Q定了氣缸內(nèi)運行工況的苛刻性。一方面，氣缸的V型布置，使得導向環(huán)承受了活塞的很大部分重力，要求活塞導向環(huán)要具有很好的耐磨性；其次，由于氣缸采用了無油潤滑，要求活塞導向環(huán)具有良好的自潤滑性。C-2001的一、二段活塞導向環(huán)的材質為填充聚四氟乙烯（PTFE），它是在純的PTFE里加入40%的青銅粉、20%的玻璃纖維、10%石墨，經(jīng)壓制、燒結而成，使其具有良好的機械強度、自潤滑性和耐磨性。

1.2 C-2001壓縮機運轉周期統(tǒng)計

從圖1中不難看出，除2008北京奧運會的特殊原因外，一般C-2001壓縮機每年都檢修2～3次，運轉周期一般在90 d左右。該機組的頻繁檢修，不但大大浪費了檢修費用，同時也無法滿足該機組“長、穩(wěn)、優(yōu)”運行的要求，對裝置的環(huán)保、節(jié)能帶來了很大的隱患。

圖1 C-2001壓縮機運轉周期統(tǒng)計表

1.3 故障原因及分析

1）吸、排氣閥工作故障。從每次拆檢中，都能發(fā)現(xiàn)在氣閥處附著大量黑色固體物，由此分析可能是由于火炬氣中含有大量的懸浮雜質所導致，雖然該機組在一、二段的吸入前都設置分離、過濾裝置，但效果一直不好，其雜質的進入造成了各氣閥流道的堵塞，影響氣閥的密封性和閥簧的彈性，從而縮短氣閥使用壽命，影響機組的長周期運行。

2）活塞導向環(huán)磨損嚴重。C-2001壓縮機將導向環(huán)分別設置在活塞上、下部分，其結構均采用整體套裝結構，無切口。從該機組檢修的拆檢過程來看，經(jīng)過90 d左右的運轉，活塞導向環(huán)便出現(xiàn)了較為嚴重的磨損。說明導向環(huán)高出活塞體的有效高度偏小，由于運轉過程中缸套的磨損，缸套的直徑已超出原始直徑，使得導向環(huán)與缸套徑向間隙已遠大于原始裝配間隙。

從C-2001壓縮機的故障現(xiàn)象及原因分析看出，壓縮介質火炬氣的質量和導向環(huán)的磨損是造成該機組運行周期短、頻繁進行檢修的主要原因，提高機組壓縮介質的質量和延長導向環(huán)的使用壽命是保證機組正常運行的有效措施。

2 C-2001壓縮機的改造

1）C-2001機組的一、二段吸入前所設置的過濾器均為在1個立式儲罐內(nèi)放置1卷簡易絲網(wǎng)并加以固定，如圖2、圖3所示，過濾效果一直不理想。實測過濾罐的吸入口、排出口位置得到，過濾網(wǎng)支撐點處與吸入口上沿之間還有100 mm的間距，與排出口之間的距離為230 mm，單卷過濾網(wǎng)的高度為160 mm，所以將過濾網(wǎng)支撐點下降100 mm至吸入口處后，吸入口、排出口之間具備安裝兩組過濾網(wǎng)的空間。在不影響機組有效吸入壓力的情況下，多增加了一組過濾網(wǎng)，進一步提高火炬氣的質量，在實際運行中有效地延長了機組的運行周期。

2）將火炬機目前的簡易型式的過濾器更換為油浴式過濾器，將火炬氣從切線方向引入過濾器，火炬氣高速旋轉，在離心力的作用下分離出液滴及其它雜質，從而進一步提高火炬氣的質量。

圖2 C-2001一、二段過濾絲網(wǎng)圖

圖3 C-2001分離、過濾罐內(nèi)部結構圖

3）導向環(huán)組分的調(diào)整。該機組一、二段缸導向環(huán)均以填充聚四氟乙烯（PTFE）為基體，加入一定比例的青銅粉、玻璃纖維、石墨，經(jīng)壓制、燒結而成。為了使其具有更好的機械強度及自潤滑性和耐磨性，可以在滿足熱膨脹量的情況下，結合填充聚四氟乙烯不同組分時性能變化，同時為了在保證導向環(huán)各項力學性能和耐磨性，將該機組一、二段導向環(huán)的青銅粉含量由之前的40%增加到60%。在改造后的運行中，效果顯著。

3 改造成果

該機組在改造前一年至少檢修2～3次，改造后每年進行一次大修即可。進行一次大修所需費用包括：1）備件消耗費8.5萬元；2）人工費4.5萬元，共計8.5+4.5=13.0萬元。每次檢修少回收燃料氣費用（通常該機組回收燃料氣1.2 t/h，一次大修時間為5 d，燃料氣單價為3 000元/t）3 000×24×5×1.2=432 000=43.2萬元，改造時多增加了1組過濾網(wǎng)，其價格為0.2萬元，則該機組一年少檢修一次共可節(jié)約費用及創(chuàng)造效益共計為13.0+43.2-0.2=56.0萬元。

C-2001壓縮機自2011年1月改造后運行至2012年9月，沒有出現(xiàn)之前故障現(xiàn)象，對機組的運行狀況監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)其各項參數(shù)都優(yōu)于改造前。大大延長了機組運行周期，在裝置的節(jié)能減排等方面產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟和社會效益。

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