進(jìn)口壓縮機(jī)活塞桿斷裂分析與處理

劉 靜

中油濟(jì)柴集團(tuán)成都?jí)嚎s機(jī)廠機(jī)械動(dòng)力研究所 成都市

一、概述

分體式壓縮機(jī)，動(dòng)力部分為CAT燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，壓縮部分為進(jìn)口GE壓縮機(jī)，兩只壓縮缸均為7.25英寸，雙缸雙作用。機(jī)組主要用于天然氣增壓處理。機(jī)組型號(hào)RTY700MH7.25×7.25，介質(zhì)為含硫天然氣，排量16×104m3/d，進(jìn)氣溫度0～35℃，進(jìn)氣壓力2.5～3.5MPa，排氣壓力 6.9MPa。

二、運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題

2013年1月24日凌晨，增壓站C機(jī)因壓縮機(jī)振動(dòng)大報(bào)警停機(jī)，主控室通知設(shè)備維護(hù)班組到現(xiàn)場(chǎng)檢查。首先對(duì)機(jī)組進(jìn)行手動(dòng)盤(pán)車(chē)檢查，盤(pán)車(chē)無(wú)卡阻且無(wú)異響。拆開(kāi)壓縮一缸和二缸十字頭側(cè)蓋，檢查十字頭鎖緊螺母、刮油盒和填料盒無(wú)松動(dòng)。再次手動(dòng)盤(pán)車(chē)，無(wú)卡阻無(wú)異響。在用氣馬達(dá)盤(pán)車(chē)過(guò)程中，聽(tīng)到壓縮一缸有異響，判斷壓縮缸內(nèi)存在故障。設(shè)備維護(hù)班組拆開(kāi)壓縮一缸兩個(gè)進(jìn)氣閥及兩個(gè)排氣閥，發(fā)現(xiàn)閥窩有金屬碎末。拆下余隙頭，拉動(dòng)活塞時(shí)，發(fā)現(xiàn)活塞桿能夠輕易拿出，判斷活塞桿斷裂。壓縮一缸進(jìn)氣閥見(jiàn)圖1，活塞桿端斷裂處見(jiàn)圖2，活塞端斷裂處見(jiàn)圖3。

三、故障原因分析

1.現(xiàn)場(chǎng)情況

現(xiàn)場(chǎng)工況，進(jìn)氣壓力 2.5～2.6MPa，進(jìn)氣溫度 15～18℃，出口壓力 6.85～7.15MPa，轉(zhuǎn)速1100r/min。利用GE壓縮機(jī)選型軟件進(jìn)行工況校核，機(jī)組負(fù)荷率為64%，故排除超負(fù)荷使用情況。

2.原因分析

圖1 壓縮一缸進(jìn)氣閥

圖2 活塞桿端斷裂處

壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中入口氣體中帶液，導(dǎo)致壓縮機(jī)吸入液體，因液體不可壓縮性，并不能及時(shí)排出，導(dǎo)致活塞運(yùn)動(dòng)受阻而導(dǎo)致活塞桿斷裂。氣缸和氣閥處無(wú)明顯積液，并非液擊致活塞桿斷裂。

潤(rùn)滑不足，導(dǎo)致活塞環(huán)磨損，而且磨損越大應(yīng)力越大，循環(huán)應(yīng)力綜合作用使活塞桿斷裂。活塞拆出時(shí)（圖 4），除有少量金屬碎末，可以明顯看到活塞上布滿潤(rùn)滑油，并非此原因?qū)е禄钊麠U斷裂。拆卸后的活塞組件見(jiàn)圖5。

有固體異物掉入缸內(nèi)，固體不能壓縮，無(wú)法排出，導(dǎo)致活塞運(yùn)動(dòng)受阻而引發(fā)活塞桿斷裂。檢查時(shí)氣缸內(nèi)雖有少量金屬碎末，但沒(méi)有較大塊的固體異物，檢查氣缸和氣閥，沒(méi)有金屬脫落的現(xiàn)象，且氣缸內(nèi)部、余隙頭處都無(wú)明顯拉傷和撞擊痕跡。排除有異物的可能。

活塞桿的制造質(zhì)量或活塞桿裝配質(zhì)量存在問(wèn)題。活塞及桿組合安裝完成之后，活塞桿受應(yīng)力最大的地方是活塞的鎖緊螺母和十字頭鎖緊螺母處（圖6），但活塞桿斷裂的位置并不是在這兩個(gè)位置，說(shuō)明可能斷裂處活塞桿的制造質(zhì)量存在問(wèn)題。原有裝配質(zhì)量不佳，可能是氣缸水平、活塞桿跳動(dòng)超差，導(dǎo)致十字頭、活塞、活塞桿不在一條直線上。

圖3 活塞端斷裂處

圖4 拆卸后的活塞

圖5 拆卸后的活塞組件

四、預(yù)防措施

圖6 十字頭鎖緊螺母

十字頭鎖緊螺母預(yù)緊力盡可能均勻，按技術(shù)要求安裝。設(shè)備開(kāi)機(jī)前認(rèn)真檢查入口情況，避免帶液，防止水擊。設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)異常時(shí)應(yīng)立即停機(jī)檢查，避免發(fā)生事故。更換活塞桿后，至今機(jī)組運(yùn)行良好。

為了減少故障發(fā)生，建議用戶嚴(yán)格監(jiān)測(cè)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的變化，并及時(shí)反饋機(jī)組運(yùn)行情況。要求服務(wù)站加強(qiáng)對(duì)機(jī)組異常情況的判斷，如排溫、振動(dòng)等，同時(shí)需要補(bǔ)充完善保養(yǎng)內(nèi)容，確保機(jī)組長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行。