王軍 汪雄興 劉利軍

摘要：簡要介紹了某公司3臺壓縮機存在的一些缺陷，通過對存在問題原因分析，制定出一套從根本上解決設備缺陷的措施，徹底消除設備存在的安全隱患，保證壓縮機長周期安全穩(wěn)定的運行。

Abstract： Briefly introduced some defects of 3 compressors of a company. Through analysis of the causes of the problems， a set of measures to fundamentally solve the defects of the equipment was formulated to completely eliminate the hidden safety hazards of the equipment and ensure the safety and stability of the compressor for a long period.

關鍵詞：壓縮機;故障;改造

Key words： compressor;malfunction;remodel

中圖分類號：TQ440.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0044-02

1? 背景介紹

我公司在役的三臺6M32-283/54-BX型壓縮機，六列五級壓縮、M型臥式對稱平衡布置、級間水冷、壓力循環(huán)潤滑、氣缸無油設計少油潤滑、交流電機直聯(lián)拖動，軸功率2668kW，電機功率2900kW。于2002年9月建成投產(chǎn)，至今已運行17年，基本能滿足生產(chǎn)，但運行期間1-3#機多次發(fā)生因三級連桿螺栓斷裂造成機身損壞的設備事故，被公司列為重大隱患。

大型往復活塞式壓縮機的活塞桿、連桿螺栓、連桿、曲軸等，屬于最重要的零部件，一旦失效，會帶來人身傷亡或巨大損失，是災難性的。壓縮機已發(fā)生的各類故障中，連桿螺絲及活塞桿斷裂最為惡劣，已斷裂多次，都是突發(fā)斷裂，所幸歷次都處置及時，所幸未擴大未傷及人身;另外也多次發(fā)生鋁活塞破裂、曲軸裂紋等設備故障。尤以其中一臺壓縮機2018年10月20日因三級連桿螺栓斷裂致使該側(cè)機身損壞較為嚴重。壓縮機投產(chǎn)后，盡管我公司不斷采取了一些管理、技術等方面的改進措施，如增設操作室緊停開關、加粗活塞桿聯(lián)接部位、加粗連桿螺栓、定期更換一些傳動件等，但曲軸扭振大、活塞桿疲勞強度不足等原始設計缺陷卻無法通過小改小革予以根本消除，醇壓機運行的安全隱患依然明顯存在[1]。

2? 原因分析

針對三級連桿螺栓斷裂致使該側(cè)機身損壞的設備事故，我公司判斷主要原因是機身分段對接，機身單薄，主軸瓦座同心度偏差大，造成醇壓機振動比同類機型明顯偏大。根據(jù)存在的現(xiàn)象，主要改造目的是增強壓縮機各傳動部件的機械強度、剛度和穩(wěn)定性、提升設備的本質(zhì)安全，降低壓縮機事故，保證安全生產(chǎn)需要。

①經(jīng)專業(yè)的熱力、動力計算軟件重新核算設計工況，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出：

1）1級和2級氣體活塞力、1級和3級氣體活塞力極不平衡，最大相差120kN，違反了往復活塞壓縮機設計的遵循各列活塞力均衡原則。2）一級最大慣性力超過了最大綜合活塞力，但都小于最大設計活塞力。

②該型號壓縮機額定設計載荷320kN，軸功率2668kW，電機功率2900kW。按照API618標準規(guī)定，壓縮機應能承受最大綜合負荷或最大連續(xù)氣體載荷10%以上偏移，據(jù)此壓縮機實際承受能力至少應按288kN考慮（留10%裕度，見表2實際最大綜合活塞力265kN，最大慣性力為285kN）。曲軸直徑經(jīng)驗公式：

曲柄銷直徑：D=（46～56）mm

式中P為活塞力（kN）。

曲軸主軸頸：D1=（1～1.1）Dmm

曲軸主軸頸直徑估算260～316mm;計算公式未考慮材料力學性能的影響，曲軸實際直徑240mm，若以經(jīng)驗公式初步計算結(jié)果來看，該曲軸直徑小于估算直徑。安全系數(shù)不夠。

因此基本上可以判斷：壓縮機基礎件（機身、曲軸、連桿、十字頭、中體）過于尺寸過于小、重量過于輕也是主因之一，1級和2級、1級和3級兩對活塞力極不平衡是主因之二。因此這二種主要原因造上述壓縮機故障頻發(fā)、無法從根本上解決安全隱患的問題。但是，如果壓縮機的基礎件安全系數(shù)足夠大，也不會造成上述后果。根據(jù)上述出現(xiàn)的問題及分析的原因必須對原壓縮機的基礎件進行加大改造。

3? 改造方案

改造與某成熟壓縮機廠家合作展開，壓縮機行程仍為原機的320mm，轉(zhuǎn)速仍為原機的375rpm。壓縮機后的壓縮機型號為6M32-283/54型半水煤氣壓縮機。利用原機的氣缸、活塞、氣閥、聯(lián)軸器、主電機及所有輔機等，對原壓縮機的基礎件進行改造，原壓縮機的機身組件、曲軸組件、連桿組件、十字頭組件、中體組件、刮油器組件、填料組件、活塞桿重新進行設計和制造。

①改造機身與中體為分開式，但機身為一個整體機身，不用三個機身拼裝。由于原機的機身是由三個帶中體的機身組裝成一體結(jié)構，增加了加工及安裝難度?，F(xiàn)改造成整體機身后，單整個機身組件重達14090kg，還不包含中體的重量（原機含中體的重量也就這樣重），采用合作廠家機身一次加工完成，六個主軸承同心度及圓柱度精度高。

②對該壓縮機的曲軸進行改造，壓縮機的主軸直徑由原來的？準240mm加大至？準310mm;曲軸直徑由原來的？準240mm加大至？準290mm，曲柄厚度由原來的118mm增厚至180mm，連桿大頭厚度由原來的132mm增大至165mm;十字頭銷由原來的？準125mm加大至？準170mm;十字頭滑道外徑由原來的？準335mm加大至？準450mm?；钊麠U由原來的？準95mm加大到？準100mm，相應的加大填料組件及刮油器組件。兩個連桿螺栓的直徑加大至？準62mm。曲軸、連桿、十字頭都進行了加大，提高了安全系數(shù)。改造采用合作廠家制造的專用曲軸磨床進行磨曲軸的主軸直徑及曲柄銷直徑，精度高。

③經(jīng)專業(yè)單位校核，壓縮機改造前的最大綜合活塞力為265kN，最大飛輪矩為107.1886kN·m2，壓縮機改造后的最大綜合活塞力為269kN，最大飛輪矩為112.6057kN·m2。而主電機的飛輪矩為150KN·m2，所以不需另外增加飛輪矩。

④改造后采用專業(yè)的熱力、動力計算軟件核算設計工況，結(jié)果如表2所示。

⑤改造技術要求。

1）改造后設備活塞力不超過原機名義活塞力320kN。2）改造后設備功耗不超過軸功率2683kW。3）原壓縮機改造后仍需利用的部分應保證無缺陷。4）原各級緩沖器、分離器、冷卻器、管路均能滿足改造后的使用要求（因中體基礎需施工，有小部分管道需移開）。5）原機的各級氣缸、活塞、氣閥、聯(lián)軸器能滿足改造后的使用要求。6）原壓縮機的機身基礎可以利舊，曲軸中心標高不變，維持6米高度。因現(xiàn)改造成機身與中體分開的結(jié)構，所以需重新建設中體的基礎。其中壓縮機機身一側(cè)的三列氣缸支承基礎可以維持不變，只動機身另外一側(cè)的三個氣缸支承基礎，這三列氣缸支承的基礎需重新建設施工。改造后增加中體的基礎及氣缸支承基礎。7）機身振動：振動烈度符合GB/T7777-2003標準要求。壓縮機組的振動速度應小于18mm/s。在新機身上增加測振儀，設置振動值高、高高的報警及聯(lián)鎖停車保護功能[2][3]。

4? 改造效果

4.1 1#壓縮機改造前后振動對比（表3）

經(jīng)過改造后，醇壓機機身振動明顯下降，振動值平均下降62.7%，缸頭振動值平均下降28.7%。

4.2 檢修頻次對比

就不完全統(tǒng)計改造前故障年均120-180次，月均檢修10多次，改造后1#壓縮機1月末投產(chǎn)至今3個多月時間檢修2次，均因氣閥質(zhì)量，3#壓縮機10月中旬投產(chǎn)至今近6個月時間檢修2次，一次因異響，一次因氣閥，運行期間均未發(fā)生活塞桿及連桿螺絲斷裂情況，目前整體運行工況良好，各項指標正常。

5? 結(jié)論

在公司及合作廠家的大力配合下順利的完成壓縮機改造工作，就目前1#壓縮機運行3個月及3#壓縮機運行6個月情況及運行前后各項數(shù)據(jù)對比，基本符合改造技術協(xié)議內(nèi)容，滿足安全穩(wěn)定生產(chǎn)情況，符合改造預期要求，從根本上消除壓縮機多年來的設計缺陷，因傳動部件在長周期運行狀態(tài)下會出現(xiàn)疲勞，車間在日常維護保養(yǎng)、指標把控、巡檢等到位情況下持續(xù)對兩臺改造設備進行測試，在指標出現(xiàn)異常波動時對其進行檢修，以便確定大中修周期，以及后續(xù)大中修周期內(nèi)是否會出現(xiàn)活塞環(huán)及連桿螺絲斷裂情況。本次壓縮機的成功改造極大減少了檢修作業(yè)頻次，設備整體運行穩(wěn)定性得到顯著提高，設備倒機頻次減少，檢修費用顯著降低，最主要的是保證了生產(chǎn)穩(wěn)定性，提高了安全運行系數(shù)及設備運轉(zhuǎn)率。

參考文獻：

[1]郁永章.活塞式壓縮機[M].北京：機械工業(yè)出版社，1982.

[2]GB/T6075.6-2002，在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評價機器的機械振動 第6部分：功率大于100kW的往復式機器[S].

[3]GB/T 7777-2003，容積式壓縮機機械振動測量與評價[S].