活塞桿沉降監測系統在往復式壓縮機中的應用

賈 嘉

（新疆獨山子石化分公司乙烯廠，新疆 獨 山子 8 33600）

一、簡介

某石化廠從國外引進了一臺往復壓縮機，型號為：B254-4118N3.3，4列對稱平衡式，進口及出口參數分別為：135kPa(A)@14℃、3.4MPa(A)@35℃，轉速：425r/min，行程：240mm。

該機組配備了活塞桿沉降監測系統。外商在調試該機組時，給出了機組活塞桿沉降監測值的范圍(表1)。如果達到此值，說明支撐環已磨損較大，必須立即停機，否則就會損壞活塞和缸體。

表1

二、監測原理

活塞支撐環磨損后活塞下沉，導致沉降傳感器與活塞桿的間隙變化，并引起間隙電壓的變化。傳感器測得的桿沉降值與支撐環的磨損量成正比。

具體測量原理如圖1所示。

A=測量值B(L1+L2)/L1

圖1

需將一些特定的機組參數輸入到監測系統中進行計算，包括連桿長度、活塞桿長度、活塞行程和傳感器定位距離。

三、運行情況

在外商給出的參數中，一級活塞桿沉降監測值ROD51830的高報值為1.5mm，二級活塞桿沉降監測值ROD51831的高報值為1.4mm，三級活塞桿沉降監測值ROD51832的高報值為1.0mm，四級活塞桿沉降監測值ROD51833的高報值為0.8mm。

也就是說，一級活塞桿沉降監測值ROD51830在初始值602μm的基礎上增加1 500μm，達到-2 102μm時，該值報警，顯示紅色。

具體如下表2。

表2

機組運行一段時間后，二級活塞桿沉降監測值(ROD51831)在DCS上變紅，顯示報警。這表明二級活塞支撐環有磨損，且磨損量已經達到高報值1.4mm，此時需要對支撐環進行更換。

報警后機組又運行了一段時間。但為避免出現磨缸和積累經驗，決定停機檢修。

四、檢修情況

停機后，對壓縮機進行全面測量，數據如表3。

表3 mm

1.測量各級汽缸缸體與活塞的間隙。

在缸體與活塞之間的圓周均布的四點進行測量，并取活塞上部及下部同一貫線上的值。

從數據上看，二級缸缸體與活塞環間的間隙不均勻，明顯大于其它缸。特別是活塞的上、下間隙差值，一級為1mm，二級為4.1mm，三級為0.5mm，四級為0.5mm。

表明二級活塞的支撐環已嚴重磨損，導致活塞桿下沉，監測儀表ROD51831報警是正確的。

2.測量支撐環厚度。

從表3的測量數據來看，二級活塞的支撐環厚度同新環相比，已磨損了2mm，而其它缸的活塞支撐環磨損量，最大才0.2mm。

3.測量活塞環厚度。

從活塞環的測量數據(表4)來看，活塞環沒有磨損。

表4 mm

五、數據分析

根據外商提供的資料，壓縮機活塞支撐環槽的深度數據及支撐環的尺寸如下(表5)。

表5mm

從表5可見，二級缸支撐環的理論磨損量為2.8mm，停機檢修時發現，二級缸支撐環實際已磨損了2mm，雖然還有0.8mm的磨損量可用，但已接近磨損極限，停機檢修的時間掌握恰當。

從測量數據來看，外商出于安全考慮，活塞桿沉降值的下限值給的相對小些。如二級活塞桿沉降監測值(ROD51831)為1 920μm，實際上該值還可以放大一些。

六、改進措施

由于該機組輸送介質為1 600kg/h的氫氣，該氫氣用于下游的PSA裝置，每延長運行1天，可產生很高的經濟效益。

若要使監測值最大限度地真實反映活塞支撐環磨損的實際狀況，又要確保活塞不發生磨損，這就需要維護人員注意以下事項。

1.機組在開機前，首先需對探頭的零點進行校核。使沉降值的起點為零，這個步驟可在Bently儀架上實現。若沉降值的起點調不到零，也要確保每次調整時，起點都保持一致。

2.當機組運行一段時間后，活塞在汽缸中的位置會由于熱膨脹而抬高，當機組在額定負荷下運轉約4h后，應重新設置監測模塊的零點。

3.從沉降值A的計算公司A=測量值B(L1+L2)/L1中可以看出，連桿、活塞桿長度、活塞沖程、傳感器的定位，確定了比例系數(L1+L2)/L1，因此必須確保其準確性。

4.活塞桿在往復運動中會產生輕微的彎曲，同時，十字頭與滑道間存在間隙，往復運動中，十字頭會有輕微的上下移動。在零點調整時，要考慮到這些因素。

七、運行周期

通過一段時間的摸索，壓縮機活塞桿沉降監測值，已

能較真實地反映支撐環的磨損程度，壓縮機的運行周期已從6個月延長至8個月。下一步的目標是通過與檢修時測量數據的對比，進一步優化活塞桿沉降監測值，使其最大限度地反映支撐環的真實磨損量，為企業增效。

[1]屈梁生．機械故障診斷學[M].