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        淺談壓縮機常見故障及分析

        2019-04-01 06:10:16張毅
        商情 2019年9期
        關(guān)鍵詞:排氣量往復(fù)式氣閥

        張毅

        【摘要】往復(fù)式壓縮機具有高壓力、低噪音、效率高等優(yōu)點在油(氣)田及長輸管道氣體工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。但是往復(fù)式壓縮機在使用過程中常會發(fā)生故障,造成設(shè)備無法正常運行,不僅影響了企業(yè)的安全生產(chǎn),也給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟損失。本文主要分析研究往復(fù)式壓縮機常見故障的原因,對提高生產(chǎn)效率,節(jié)約生產(chǎn)成本,提高無故障運行時間有著積極意義。

        【關(guān)鍵詞】往復(fù)式壓縮機

        故障

        原因分析

        一、行業(yè)發(fā)展基本概況

        天然氣工藝用壓縮機主要有2種形式,即往復(fù)式壓縮機和透平式壓縮機。透平式壓縮機以其噪音低、易損件少即長時間無故障運行有保障、單機排氣量大、更適應(yīng)于單系列的工藝流程等特點,在西方工業(yè)國家的壓縮機行業(yè)中一枝獨秀,但其具有制造、安裝精度高、熱效率相對較低、排氣壓力一般在15MPa左右、對氣質(zhì)要求高、維修難度高、一次投資大等特點。往復(fù)式壓縮機在有平面尺寸較大、單機排氣量相對較小、易損件多即無故障運行時間相對較短等缺點的同時,具有高壓力、低噪音、效率高、可靠性高相氣量調(diào)節(jié)時排氣壓力基本不變等優(yōu)點而在國內(nèi)天然氣工業(yè)仍得到廣泛的應(yīng)用。

        二、壓縮機的工作原理

        活塞在氣缸內(nèi)的來回運動與氣閥相應(yīng)的開閉動作相配合,使缸內(nèi)氣體依次實現(xiàn)膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程,如此不斷循環(huán),將低壓氣體升壓而源源輸出。基本結(jié)構(gòu)組成:(1)傳動機構(gòu):曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪或聯(lián)軸器;(2)工作機構(gòu):氣缸組件、活塞、氣閥和填料組件;(3)機身。

        此外,三個輔助系統(tǒng):潤滑系統(tǒng),冷卻系統(tǒng)及安全和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

        往復(fù)式壓縮機發(fā)生故障的部位基本上是由下列三部分組成:(1)傳遞動力部分一曲軸、連桿、十字頭、活塞銷、活塞等零部件的故障;(2)氣體的進(jìn)出及其密封部分氣缸、進(jìn)氣和排氣閥門、彈簧、閥片、活塞環(huán)、填料函及排氣量調(diào)節(jié)裝置等部分的故障;(3)輔助部分包括水、氣、油三路的各種冷卻器、緩沖器、分離器、油泵、安全閥及各種管路系統(tǒng)方面的故障。

        三、常見故障分析

        從反映故障狀態(tài)的監(jiān)測參數(shù)(征兆參數(shù))上可分為兩大類:一類故障征兆表現(xiàn)在機器的熱力參數(shù)變化上,如機器的排氣量變化,吸、排氣壓力變化,各部分溫度變化以及油路、水路故障所表現(xiàn)出來的熱力參數(shù)變化;另一類故障征兆表現(xiàn)在在機器的動力性能參數(shù)變化上,如壓縮機主要零部件的缺陷、磨損、損壞和斷裂故障所表現(xiàn)出來的機器振動和不正常聲音,還有各種原因引發(fā)的管道振動。

        1.壓縮機排氣量降低的原因很多,大部分屬于氣流通道受阻,內(nèi)、外泄漏,余隙過大、轉(zhuǎn)速降低等方面的問題。

        2.溫度不正常包括壓縮機吸、排氣溫度過高,氣缸、軸承、活塞桿、機體等各部件過熱。前者屬于介質(zhì)在壓縮過程中的狀態(tài)不正常產(chǎn)生氣體溫度過高,帶來氣缸、閥門積炭、磨耗和零部件變形、損壞。后者發(fā)生過熱的原因是摩擦發(fā)熱過大,或者摩擦副潤滑、冷卻狀態(tài)惡化。

        3.往復(fù)式壓縮機由于存在旋轉(zhuǎn)慣性力、往復(fù)慣性力及力矩,將會引起機器和基礎(chǔ)的振動。除了這種機械運動引起的振動之外,往復(fù)式壓縮機由于間歇性吸氣和排氣,氣流的壓力脈動還會引起管路振動。如果氣流脈動頻率恰好與氣柱或管道自振頻率相同,就會產(chǎn)生管道共振,這種共振將帶來嚴(yán)重的后果,不僅引起壓縮機和基礎(chǔ)、管道各連接部分松動,嚴(yán)重時甚至?xí)窳压艿馈?/p>

        4.壓縮機油路包括油泵、注油器以及油路系統(tǒng)中的過濾器、冷卻器、管路壓力表等部分。故障主要表現(xiàn)在油壓偏低、偏高、油溫過高,油量不足,局部潤滑不良,注油不正常等方面。油路系統(tǒng)的故障會引發(fā)機器摩擦、發(fā)熱、燒損、咬死等一系列問題,必須查明原因,及時處理。

        5.氣閥工作狀態(tài)的好壞是壓縮機技術(shù)發(fā)展的核心問題之一,往復(fù)式壓縮機有60%以上的故障發(fā)生在氣閥上。氣閥一旦發(fā)生故障,馬上影響壓縮機的產(chǎn)氣量,降低效率,浪費能源。閥件破損后碎塊落人氣缸,引起氣缸拉毛,活塞和活塞環(huán)損壞,帶來更為嚴(yán)重的問題。氣閥故障,主要是閥片、彈簧破損,氣閥密封性差,閥片的開啟時間和高度不對以及安裝中產(chǎn)生的問題。

        6.往復(fù)式壓縮機的活塞桿斷裂事故也較常見,據(jù)報道約占重大事故的25%左右,對于使用比較普遍的對稱平衡型壓縮機,活塞桿斷裂的事故率達(dá)到51.5%?;钊麠U斷裂,不僅損壞活塞和氣缸,而且還由于其他零部件的連鎖性破壞,使易燃、易爆或有毒氣體向外泄漏,帶來人員傷亡、生產(chǎn)裝置毀壞等一系列嚴(yán)重事故,因此在操作中必須予以足夠重視?;钊麠U發(fā)生斷裂的地方多數(shù)是在活塞連接處與十字頭連接處。

        7.曲軸是壓縮機中傳遞動力的重要運動件。由于承受較大的交變載荷和摩擦磨損,所以對疲勞強度和耐磨性要求較高。曲軸一旦斷裂,將使曲軸箱、連桿、十字頭或活塞等發(fā)生一系列連鎖性破壞。曲軸多數(shù)發(fā)生拐臂處斷裂,曲軸斷裂的原因如下:(1)壓縮機地基與電動機基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降,使聯(lián)軸器嚴(yán)重不對中附加載荷,曲軸承受巨大的附加載荷;(2)壓縮機超載或在緊急停機時產(chǎn)生的劇烈沖擊;(3)安裝不正確或工作中氣缸軸線發(fā)生變化,與曲軸軸線不垂直,使曲軸承受附加彎矩。

        8.活塞發(fā)生卡住、咬住或撞裂的原因:(1)潤滑油質(zhì)量低劣,注油器供油中斷,發(fā)生干摩擦,因摩擦發(fā)熱,阻力增大被卡住、咬住;(2)氣缸冷卻水供應(yīng)不足或氣缸過熱狀態(tài)下突然通冷卻水強烈冷卻,使氣缸急劇收縮,(抱缸),把活塞咬住;(3)氣缸帶液(例如,制冷壓縮機吸人蒸發(fā)器中的液體造成“沖缸”;壓縮機吸人氣體太潮濕,氣體被壓縮后有水分析出,發(fā)生氣缸“水擊),可撞裂活塞,甚至擊破氣缸;(4)氣缸與活塞間隙太小;(5)氣缸內(nèi)掉人活塞螺母、氣閥碎片等堅硬物,活塞撞擊時碎裂;(6)活塞材質(zhì)不良、鑄件質(zhì)量低劣,強度達(dá)不到要求。

        四、結(jié)束語

        往復(fù)式天然氣壓縮機組的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零部件多,機構(gòu)之間聯(lián)系緊密,某一部分發(fā)生故障,往往會引起整臺設(shè)備的癱瘓,導(dǎo)致整個裝置停工,造成很大的經(jīng)濟損失,甚至危害人身安全。因此,需要不斷提高機械設(shè)備的可靠性、可用性、可維修性、經(jīng)濟性與安全性,以提升系統(tǒng)效率和降低能耗,確保生產(chǎn)安全、平穩(wěn)運行。

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