趙潤珍

（中海石油內(nèi)蒙古天野化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

1 往復(fù)式壓縮機(jī)概述

往復(fù)式壓縮機(jī)開始運(yùn)行之后，按照曲軸—連桿—活塞的順序依次運(yùn)動(dòng)，活塞開始上下運(yùn)動(dòng)。在活塞運(yùn)動(dòng)作用下，氣缸內(nèi)部容積也會(huì)產(chǎn)生變化，如果活塞開始向下運(yùn)動(dòng)，那么氣缸容積則會(huì)相應(yīng)的增加，隨機(jī)開啟進(jìn)氣閥、關(guān)閉排氣閥，有空氣被吸入，由此完成進(jìn)氣過程[1]。如果活塞開始向上運(yùn)動(dòng)，將減小氣缸容積，開啟出氣閥、關(guān)閉進(jìn)氣閥，此為壓縮處理?；钊话銜?huì)安裝活塞環(huán)，對(duì)氣缸、活塞中間的縫隙進(jìn)行密封處理，氣缸內(nèi)部則多會(huì)安裝潤滑油潤滑活塞環(huán)[2]。

因?yàn)橥鶑?fù)式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)原理，所以活塞壓縮機(jī)有大量運(yùn)動(dòng)部件，包括進(jìn)氣閥、排氣閥、活塞、活塞環(huán)等。在壓縮機(jī)運(yùn)行期間有時(shí)會(huì)發(fā)生受力不均衡、無法控制往復(fù)慣性力的現(xiàn)象。需要使用多級(jí)壓縮，但這增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。因?yàn)閴嚎s機(jī)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以壓縮空氣并非連續(xù)性排出。除此之外，往復(fù)式壓縮機(jī)還具有高熱效率、加工便捷、裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟與應(yīng)用范圍廣等諸多優(yōu)勢(shì)。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)缸套壓入到氣缸內(nèi)壁，此時(shí)壓縮機(jī)運(yùn)行與活塞環(huán)便是薄壁耐磨摩擦副。對(duì)于缸套而言，一直在高溫高壓、無油潤滑、腐蝕性的環(huán)境下，長期做高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所承受的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷較大，而且還需要克服電化學(xué)腐蝕問題[3]。所以運(yùn)行過程中極有可能出現(xiàn)磨損、裂縫等。由于往復(fù)式壓縮機(jī)屬于一種氣體壓縮設(shè)備，其前者是空氣壓縮機(jī)，所以也被稱作變?nèi)菔綁嚎s機(jī)。往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)用期間，設(shè)備利用持續(xù)性吸氣、排氣，即可提升壓縮機(jī)靜壓力。但是往復(fù)式壓縮機(jī)部件數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用的總控系統(tǒng)無法保證創(chuàng)新性，所以設(shè)備在運(yùn)行期間，便會(huì)導(dǎo)致零部件磨損等故障，直接增加了設(shè)備檢修難度。要想提高往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行效率，必須定期開展設(shè)備的維修、 保養(yǎng)[4]。

現(xiàn)如今往復(fù)式壓縮機(jī)在石油天然氣長距離輸送中有非?？捎^的應(yīng)用，特別是油氣增壓儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，是非常重要的動(dòng)力保障設(shè)備。往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，有利于推動(dòng)石油化工行業(yè)發(fā)展，并且顯著提高長距離輸送安全性。往復(fù)式壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很多情況下存在超齡服役現(xiàn)象，加上壓縮機(jī)工作環(huán)境惡劣、沒有及時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，將增加往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行中的故障率，產(chǎn)生包括氣缸套在內(nèi)的故障[5]。例如某廠采用往復(fù)式壓縮機(jī)為6M32型，設(shè)備運(yùn)行期間檢查到第五級(jí)氣缸運(yùn)行過程中存在異響。隨即由工作人員拆檢設(shè)備，發(fā)現(xiàn)第五級(jí)缸套已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的裂紋。此氣缸套設(shè)計(jì)材料選用的是QT600-3，在其失效之前已經(jīng)累計(jì)運(yùn)行了超300h。當(dāng)發(fā)生了失效后直接阻礙了該廠的正常生產(chǎn)。為此，該廠馬上組織技術(shù)人員對(duì)氣缸套斷裂、失效的原因進(jìn)行總結(jié)，并且提出了氣缸套檢驗(yàn)、裝配結(jié)構(gòu)等優(yōu)化措施，解決氣缸套裂紋故障[6]。由此可見，往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套故障的解決，是維持正常生產(chǎn)、保證生產(chǎn)安全的關(guān)鍵性舉措。

3 往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套形式

了解往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套的形式，可按照氣缸套是否接觸了冷卻液，將其劃分為干式、濕式兩種。

1）干式氣缸套。干式氣缸套最為明顯的特征是氣缸套外表面和冷卻液不直接發(fā)生接觸，要想保證缸體之間充足的實(shí)際接觸面積、散熱效果、準(zhǔn)確氣缸套定位，通常需要重點(diǎn)關(guān)注干式氣缸套外表面、氣缸體承孔內(nèi)表面的加工精準(zhǔn)度，建議采取過盈配合方法[7]。干式氣缸套的壁薄，最小壁厚度為lmm，而且干式氣缸套的外圓下端只存在較小的錐角，為壓入氣缸體提供了便捷條件。頂部或者缸體承孔底部有兩種形式，依次為有凸緣、無凸緣，帶有凸緣過盈配合量有限，這主要是凸緣起到了輔助定位的作用。干式氣缸套在使用中很少發(fā)生漏水現(xiàn)象，加之缸體結(jié)構(gòu)剛度大，穴蝕可能性不高，缸心距和機(jī)體質(zhì)量較小，但是修理更換比較繁瑣，而且散熱效果欠佳。發(fā)動(dòng)機(jī)的缸徑不足120mm時(shí)，正因熱負(fù)荷小所以得到了廣泛運(yùn)用?，F(xiàn)如今很多發(fā)達(dá)國家除了往復(fù)式壓縮機(jī)，在車用柴油機(jī)中也常用干式氣缸套，這與其優(yōu)勢(shì)有密切聯(lián)系。

2）濕式氣缸套。濕式氣缸套和干式的直接區(qū)別，便體現(xiàn)在其外表面和冷卻液直接接觸這一點(diǎn)，而且干式氣缸套的壁厚。通常在濕式氣缸套徑向定位方面，多是以上、下凸出的氣缸體之間起到配合作用圓環(huán)帶為依據(jù)，軸向定位主要通過上部凸緣下平面。在氣缸套的下部，僅1～3個(gè)具有良好耐熱性和耐油性的橡膠密封圈，便可以將其及時(shí)密封。密封形式分別包括漲封式、壓封式[8]。往復(fù)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)不斷完善的當(dāng)下，濕式缸套穴蝕是相對(duì)常見的問題之一，這對(duì)壓縮機(jī)氣缸套一般會(huì)設(shè)置三道密封圈，按照所在位置，最上一道密封圈的上半部分直接接觸冷卻液，以免配合面發(fā)生銹蝕，還加強(qiáng)了拆裝便捷性，發(fā)揮吸振作用緩解穴蝕。上、中兩道密封圈利用乙丙橡膠將冷卻液密封，最下面一道密封圈原材料為硅酮，密封對(duì)象為機(jī)油。當(dāng)然也會(huì)存在缸體上安裝密封圈的現(xiàn)象，這種方式可以加強(qiáng)氣缸套剛度。氣缸套上方憑借凸緣下平面墊金屬片，或者采用銅、鋁墊等，也可以達(dá)到良好的密封效果。

4 往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套故障分析與解決思路

往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套位于氣缸內(nèi)部，一旦發(fā)生故障通常會(huì)有相應(yīng)地表征現(xiàn)象。例如氣缸套旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致惡性設(shè)備破損，這在壓縮機(jī)運(yùn)行故障中其實(shí)并不常見。壓縮機(jī)氣缸套旋轉(zhuǎn)故障具有極高的隱蔽性和突發(fā)性，很難提前預(yù)測，若是缺少可參考的依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)，將直接增加故障發(fā)現(xiàn)與解決的難 度[9]。工作人員發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)運(yùn)行中的異常響動(dòng)、振動(dòng)、參數(shù)異常等現(xiàn)象，代表故障已經(jīng)到了破壞性階段。綜合上述分析，往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套發(fā)生故障，必須馬上組織分析故障的原因，確定故障位置，根據(jù)故障表征現(xiàn)象提出解決辦法。

例如某公司采用的是三缸兩列式往復(fù)式壓縮機(jī)，針對(duì)該壓縮機(jī)展開系統(tǒng)性分析，為了清晰了解壓縮機(jī)氣缸套故障，建立了故障樹。針對(duì)故障樹進(jìn)行分析，建樹關(guān)鍵在于明確壓縮機(jī)功能邏輯關(guān)系、氣缸套故障形式，建樹完整性關(guān)系到了定性分析、定量計(jì)算最終結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且氣缸套故障也是設(shè)備故障組合、傳遞邏輯關(guān)系之間的一種抽象形式。分析壓縮機(jī)氣缸套故障，同樣以故障樹模型表示不同的故障，根據(jù)故障所在部位，往復(fù)式壓縮機(jī)故障有氣缸套、機(jī)身、輔助系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)等，下面重點(diǎn)圍繞氣缸套故障展開分析。氣缸套故障發(fā)生的根本原因是底事件，中間事件為故障表象。將往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套故障當(dāng)作根節(jié)點(diǎn)，明確往復(fù)式壓縮氣缸套故障這一類型頂事件，將其二級(jí)節(jié)點(diǎn)組成故障樹，繪制往復(fù)式壓縮機(jī)故障 總樹[10]。

氣缸套故障作為根節(jié)點(diǎn)，持續(xù)性向下分析，組成不同的故障樹，故障樹即可被視為第一棵故障。分析往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套故障，共包括介質(zhì)溫度異常升高、吸氣閥漏氣、氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障閥片斷裂、液壓油路堵塞、液壓油泵故障、液壓油變質(zhì)、彈簧失效、閥片斷裂、介質(zhì)有雜質(zhì)、入口過濾器損壞、入口緩沖罐內(nèi)件損壞、壓縮比增大、系統(tǒng)壓降大、入口壓力低、氣源不足、進(jìn)氣溫度高、缸套冷卻不足、活塞環(huán)漏氣、活塞環(huán)磨損、支撐環(huán)損壞、氣缸變形、填料磨損、支撐環(huán)磨損活塞桿下沉、填料緊固螺母松動(dòng)、填料冷卻水異常、冷卻水位低、冷卻水溫度高、冷卻水不足、氣缸冷卻水異常、排氣溫度高、拉缸、支撐環(huán)磨損嚴(yán)重、支撐環(huán)斷裂、活塞環(huán)斷裂。上述為氣缸套故障的故障根節(jié)點(diǎn)，壓縮機(jī)氣缸套故障經(jīng)過全面分析之后，安裝壓縮機(jī)運(yùn)行故障以及監(jiān)測所得結(jié)果，并以故障樹為依據(jù)總結(jié)往復(fù)式壓縮氣缸套故障原因，可以提高氣缸套故障排除效率，快速恢復(fù)往復(fù)式壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了避免今后再發(fā)生氣缸套故障，該公司針對(duì)壓縮機(jī)故障持續(xù)向下分析，組建其他故障樹，經(jīng)過層層分析與類推，便在壓縮機(jī)故障體系基礎(chǔ)上建成故障樹網(wǎng)，以此為參考創(chuàng)建往復(fù)式壓縮機(jī)故障數(shù)據(jù)庫，而且該企業(yè)還創(chuàng)建了往復(fù)式壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測體系、故障分析系統(tǒng)，為今后氣缸套故障以及其他設(shè)備故障的分析與解決提供了條件。

5 往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套故障的解決對(duì)策

往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸套的故障較多，下面以幾種相對(duì)常見且最具代表性的氣缸套故障，分析可行的解決辦法。檢查發(fā)現(xiàn)種有液體和活門碎片帶入到氣缸中，一般會(huì)有比較明顯的敲擊聲音。討論該故障的原因，多與相關(guān)工段有關(guān)，工作人員應(yīng)該馬上緊急停車進(jìn)行檢查。往復(fù)式壓縮機(jī)的氣缸套活塞、活塞桿螺帽有松動(dòng)現(xiàn)象，同樣要在發(fā)現(xiàn)故障之后馬上停車處理，確定有松動(dòng)現(xiàn)象，可以馬上更換新的螺帽。氣缸套活塞環(huán)斷裂，該現(xiàn)象也是往復(fù)式壓縮機(jī)的常見故障，工作人員在檢查之后應(yīng)該倒車替換新的活塞環(huán)。在檢查氣缸套故障時(shí)，發(fā)現(xiàn)氣缸余隙較小，很難支撐氣缸套正常運(yùn)行。面對(duì)該故障，建議馬上停車，調(diào)整余隙，直至滿足運(yùn)行需求后再恢復(fù)運(yùn)行。

液壓油泵存在故障，檢查發(fā)現(xiàn)液壓油泵的流量較小，沒有達(dá)到額定值，例如轉(zhuǎn)速?zèng)]有達(dá)到額定轉(zhuǎn)速要求，此故障需要嚴(yán)格按照說明書要求的額定轉(zhuǎn)速，選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速。如果在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在泄漏現(xiàn)象，應(yīng)該及時(shí)修補(bǔ)泄漏點(diǎn)。因?yàn)橛捅瞄L期運(yùn)轉(zhuǎn)、振動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致泵蓋螺釘發(fā)散松動(dòng)，及時(shí)擰緊螺釘即可。如果吸入管道存在漏氣現(xiàn)象，在檢查所有連接處之后重新密封與緊固。液壓油泵吸油不到位，如油箱內(nèi)部的油面低，可以及時(shí)補(bǔ)充油液，一直到最低油標(biāo)線上。入口部位的濾油器發(fā)生堵塞，要及時(shí)清洗過濾器。對(duì)于吸入管道堵塞問題或者是通徑較小，同樣需要清洗管道，選擇吸入管不能超過油泵入口通徑，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液壓油泵壓力始終無法達(dá)到指定數(shù)值，通常表現(xiàn)為溢流閥調(diào)整壓力低、系統(tǒng)泄漏、油泵泵蓋因長期運(yùn)行而發(fā)生螺釘松動(dòng)、變量泵壓力調(diào)節(jié)不合理等，建議工作人員重新開始溢流閥壓力的調(diào)試，也可以將溢流閥予以修復(fù)。對(duì)于泄漏問題，要在系統(tǒng)之后快速修補(bǔ)泄漏點(diǎn)，將螺帽擰緊，壓力調(diào)節(jié)到規(guī)定限制。

氣缸套的液壓油泵可能出現(xiàn)吸不上油、無壓力的現(xiàn)象，常見的故障表征如下：原動(dòng)機(jī)和油泵旋向偏差、油泵傳動(dòng)鍵已經(jīng)脫落、進(jìn)出油口連接錯(cuò)誤、油箱內(nèi)部油面低導(dǎo)致吸入管口已經(jīng)在液面露出、轉(zhuǎn)速低影響了吸力、油黏度超標(biāo)降低了葉片運(yùn)動(dòng)靈活性、吸入管道以及過濾裝置堵塞導(dǎo)致的吸油問題、吸入口過濾器的過濾精度高降低吸油流暢性。針對(duì)上述故障表征，提出如下解決策略：①調(diào)整原動(dòng)機(jī)旋向；②重新進(jìn)行傳動(dòng)鍵的安裝；③根據(jù)說明書重新連接；④補(bǔ)充油液，直至已經(jīng)達(dá)到最低油標(biāo)線；⑤提升設(shè)備的轉(zhuǎn)速，且要滿足油泵最低轉(zhuǎn)速要求；⑥選擇黏度符合要求的工作油；⑦定期清洗管道、過濾裝置，檢查發(fā)現(xiàn)堵塞物應(yīng)及時(shí)去除，并且更換新的過濾油箱油液；⑧科學(xué)選擇符合規(guī)定的過濾器。

6 結(jié)束語

往復(fù)式壓縮機(jī)在應(yīng)用、運(yùn)維過程中，氣缸套是比較常見的故障。在日常檢查過程中，應(yīng)最大限度降低氣缸套故障發(fā)生概率，應(yīng)結(jié)合往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行實(shí)際情況，針對(duì)汽缸套展開重點(diǎn)故障排查，分析所有可能發(fā)生故障的部位，并總結(jié)導(dǎo)致故障的原因，及時(shí)更新零部件，保障汽缸套故障得以快速解決，從而恢復(fù)往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。如此一來，不僅能夠解決汽缸套運(yùn)行故障，還能夠提高往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)維水平，為今后壓縮機(jī)設(shè)備故障排除與解決積累經(jīng)驗(yàn)。