魏紅軍

（浙江新和成股份有限公司，浙江紹興 312369）

0 引言

往復(fù)式壓縮由于其工作壓力高、適合工作區(qū)域大的特點(diǎn)，在化工行業(yè)的氣體輸送方面得到了廣泛應(yīng)用，但往復(fù)式壓縮機(jī)也存在易損件多、故障率較高等缺陷。兩臺(tái)富氣壓縮機(jī)（K1201A/B）是浙江新和成股份有限公司于2015 年甲乙酮廠新建異構(gòu)化裝置安裝的往復(fù)式壓縮機(jī)，壓縮機(jī)型號(hào)4M16-136.3/0.2-6，流量136.3 m3/min，進(jìn)口壓力0.02 MPa，排氣壓力0.6 MPa，電機(jī)功率800 kW，是公司功率最大的往復(fù)式壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)采用四缸兩級(jí)壓縮，每級(jí)各兩個(gè)缸，輸送介質(zhì)為輕烴和液化氣。

1 故障情況

受裝置負(fù)荷的制約，該壓縮機(jī)從2015 年12 月開(kāi)機(jī)運(yùn)行以來(lái)，一直50%負(fù)荷運(yùn)行。作為一臺(tái)重要機(jī)組，要求每天對(duì)壓縮機(jī)各部位的振動(dòng)、溫度，進(jìn)出口溫度、壓力以及潤(rùn)滑油壓力和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直至2020 年5 月裝置停工檢修，連續(xù)運(yùn)行了5 個(gè)多月，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)異常。為保證機(jī)組下個(gè)階段穩(wěn)定運(yùn)行，也為了解機(jī)組各部位的磨損情況，停工期間按照檢修規(guī)程對(duì)機(jī)組進(jìn)行大修，解體檢查中發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：

（1）4 根連桿大頭瓦表面的巴氏合金層都出現(xiàn)了不同程度的剝離和脫落。

（2）曲軸箱潤(rùn)滑油中有大量的巴氏合金碎片，軸瓦巴氏合金層脫落（圖1）。

（3）4 組填料磨損嚴(yán)重，填料函與刮油環(huán)連接體內(nèi)表面附有大量的填料粉末。

圖1 軸瓦巴氏合金層脫落

往復(fù)式壓縮機(jī)主要部件有曲軸、連桿、填料和活塞組件，其中連桿作為往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸和活塞體之間的連接件，它將曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并將動(dòng)力傳遞給活塞對(duì)氣體做功，連桿在工作時(shí)承受拉壓交變載荷，是往復(fù)式壓縮機(jī)的一個(gè)重要部件。

2 原因分析

2.1 連桿大頭瓦表面巴氏合金剝脫原因分析

（1）軸承徑向間隙過(guò)小或接觸不均勻，造成軸瓦表面出現(xiàn)高溫或干磨的情況，造成表面巴氏合金層磨損、剝離。

（2）軸承潤(rùn)滑不良造成造成軸瓦表面出現(xiàn)高溫或干磨的情況，造成表面巴氏合金層磨損、剝離。

（3）軸承過(guò)載或受到很大的軸向沖擊，造成軸承表面巴氏合金剝落。

（4）軸承巴士合金層與襯底金屬結(jié)合不牢，即軸瓦加工存在質(zhì)量問(wèn)題。

（5）死點(diǎn)間隙調(diào)整不合理或介質(zhì)中含液過(guò)多，造成撞缸或存在“液擊”情況。

2.2 檢查設(shè)備安裝尺寸

在壓縮機(jī)解檢過(guò)程中，首先對(duì)壓縮機(jī)原安裝尺寸進(jìn)行測(cè)量檢查，結(jié)果見(jiàn)表1。測(cè)量結(jié)果顯示，該壓縮機(jī)連桿、十字頭、活塞桿原始安裝尺寸都在壓縮機(jī)技術(shù)要求范圍內(nèi)。檢查瓦表面與曲軸頸的接觸情況，由于大頭瓦采用的是薄壁瓦，再加上表面巴氏合金脫落嚴(yán)重，因此無(wú)法檢查接觸面積，但觀察舊瓦表面磨痕未發(fā)現(xiàn)偏磨現(xiàn)象；仔細(xì)觀察大頭瓦表面破損和剝離情況，發(fā)現(xiàn)破碎的合金層呈小碎塊狀，表面沒(méi)有明顯的磨痕，軸瓦也沒(méi)有高溫變色痕跡，或高溫造成的潤(rùn)滑油變質(zhì)物附在瓦表面（圖2），因此，基本排除了安裝或潤(rùn)滑原因造成軸承損壞。檢查大頭瓦連接螺栓的伸長(zhǎng)，符合該連接螺栓設(shè)計(jì)的扭矩要求。

表1 壓縮機(jī)原安裝尺寸 mm

圖2 瓦表面破損和剝離情況

2.3 工藝操作檢查

調(diào)取半個(gè)月以來(lái)壓縮機(jī)各級(jí)缸進(jìn)、排氣壓力和溫度，壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的壓力和溫度，都在正常操作范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)異常；由于該裝置在冬季開(kāi)工，機(jī)組負(fù)荷一直控制在50%負(fù)荷，不存在超載運(yùn)行問(wèn)題。

在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，潤(rùn)滑油壓力一直為0.22～0.25 MPa，運(yùn)行期間潤(rùn)滑油系統(tǒng)過(guò)濾網(wǎng)壓差一直在0.05 MPa 左右，符合機(jī)組潤(rùn)滑油控制指標(biāo)要求。

排除了設(shè)備安裝和潤(rùn)滑油方面的原因，同時(shí)排除了操作方面的原因，初步判斷造成瓦損壞的原因?yàn)榧庸べ|(zhì)量問(wèn)題或瓦表面頻繁受到較大的軸向沖擊力。

2.4 其他檢查

針對(duì)軸瓦質(zhì)量問(wèn)題，仔細(xì)檢查每個(gè)軸瓦的破損處，未發(fā)現(xiàn)巴氏合金與襯底結(jié)合處存在夾雜或氣孔痕跡，同時(shí)對(duì)未剝離部位的巴氏合金進(jìn)行破壞性清理，發(fā)現(xiàn)巴氏合金層與襯底結(jié)合牢固，因此，排除軸瓦質(zhì)量的問(wèn)題造成巴氏合金脫落的可能。

仔細(xì)觀察軸瓦底面，發(fā)現(xiàn)瓦底巴氏合金表面呈深灰色，金屬表面擠壓變形明顯，明顯受到很大的軸向力撞擊變形（圖3）。

圖3 軸瓦底面金屬表面擠壓變形

在對(duì)壓縮機(jī)一、二級(jí)缸填料進(jìn)行解體檢查中發(fā)現(xiàn)，填料內(nèi)表面磨損并不嚴(yán)重，但填料正常磨損磨下來(lái)的粉末，卻在每組填料的軸向間隙中結(jié)成塊狀（圖4），分析是液體進(jìn)入填料造成的，而對(duì)填料冷卻水夾套檢查中未發(fā)現(xiàn)泄漏痕跡。

圖4 填料檢查情況

通過(guò)和工藝人員交流了解到，該壓縮機(jī)輸送的介質(zhì)為液化氣，但還有一定量的輕烴，輕烴在低溫下容易液化，結(jié)合該機(jī)組是在12 月開(kāi)工時(shí)，機(jī)組進(jìn)口曾排出大量液態(tài)介質(zhì)，因此可以基本確定，輸送介質(zhì)含液造成活塞桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中給連桿傳遞了很大的軸向沖擊力。

3 結(jié)論

綜上分析可基本判定：造成壓縮機(jī)大頭瓦巴士合金層剝落的原因是壓縮機(jī)輸送介質(zhì)帶液，造成壓縮機(jī)活塞存在“液擊”現(xiàn)象，由于液體的不可壓縮性，產(chǎn)生很大的軸向力作用到活塞組件上，并由十字頭傳給連桿，造成連桿大頭瓦表面巴氏合金層與襯底脫離，巴氏合金層隨即破裂。