淺談石油化工壓縮機的發(fā)展及其應用

【摘要】 本文首先對往復式壓縮機的應用現(xiàn)狀進行了分析，接著以型號為6M25的往復式壓縮機為例對引起壓縮機故障進行了分析，主要是從熱量故障和機械故障兩個方面進行的，然后文章從活塞桿的受力、斷口兩個方面分析了引起壓縮機故障的關鍵部件。文章的最后對如何進行壓縮機故障的判斷和排除進行了概述。

【關鍵詞】 壓縮機 石油化工企業(yè) 往復壓縮機 機械

石油壓縮機是和石油行業(yè)的發(fā)展是同步進行的，在我國大慶油田、遼河油田、勝利油田的開發(fā)，為我國的石油開采帶來了新的生機，石油壓縮機的應用范圍也在不斷的擴大。在石油化工行業(yè)的氣體壓縮方面占有核心地位的是往復式壓縮機，這種壓縮機是目前行業(yè)當中應用的最為廣泛的，它的主要特點是結構復雜、機械的部件多、機器所處的環(huán)境比較惡劣，所以往復式壓縮機在應用時也會存在很多故障及失效的現(xiàn)象。

一、往復式壓縮機應用現(xiàn)狀

1.1 往復式壓縮機的使用

在石油企業(yè)進行石油的煉制過程當中，往復式的壓縮機是應用的比較廣泛的，它的使用涉及到催化裂化反應，石油產(chǎn)品的脫硫、加氫制精這些重點的工藝過程，在進行催化和裂化的時候，采用的介質主要是烴類，在脫硫和精制的過程中工藝的介質主要是氫氣。在石油煉制企業(yè)當中，石油的下游生產(chǎn)和煉油當中需要的壓縮機種類、功率、壓力上需求也是不同的，這樣所采用的壓縮機種類也是不同的。現(xiàn)在大中型油田的開發(fā)，對壓縮機的要求也不斷的增高，壓縮機廠商也在技術上不斷的進行創(chuàng)新，在國產(chǎn)化的道路上不斷的前進。

6M25壓縮機在構成上主要有三個部分，分為基礎部分、氣缸部分、輔助部分：（1）6M25壓縮機的基礎部分：基礎部分包括機身、中體、曲軸等各個部件，基礎部分的作用是進行動力的傳遞、將氣缸和基礎部位連接在一起。（2）6M25壓縮機的輔助部分：壓縮機的輔助部分有冷卻器、緩沖器、安全閥等，同時還包括個管道系統(tǒng)在內(nèi)，這些輔助部分是確保壓縮機正常運轉所必需。（3）6M25壓縮機的氣缸部分：氣缸部分主要組成為氣缸、氣閥、活塞以及進行排氣調(diào)節(jié)的裝置零件。作用主要就是在壓縮機中形成容積，同時還能防止氣體的泄漏現(xiàn)象出現(xiàn)。主要參數(shù)如表1所示。

沈陽氣體壓縮機股份有限公司引進的往復式活塞壓縮機是從德國引進的技術，功率最大能夠達到17000KW，本廠生產(chǎn)的壓縮機最典型的產(chǎn)品是4M80型的壓縮機，是最早應用到茂名石化公司的壓縮機設備中的，480型壓縮機在結構上表現(xiàn)為活塞桿受力低、機身剛性強、承受力大、傳動機構壽命長等優(yōu)點。這個壓縮機具體參數(shù)見表2所示。

1.2 往復壓縮機研究的熱點

在工藝的流程上使用的往復式壓縮機現(xiàn)在研究的熱點主要集中在兩點，一是多品種、大功率、高壓的天然氣壓縮機的研究，二是加氣站用的壓縮機的研究。

（1）油田注氣類型的壓縮機，油田在注氣過程是一個穩(wěn)定、高產(chǎn)的過程，我國是在80年代后開始實行此工藝的，如現(xiàn)在新疆油田使用、中原油田使用的天然氣壓縮機 都是具有高壓、大排量的壓縮機。（2）集輸用天然氣壓縮機：現(xiàn)在應用的較為廣泛的為RDS系列的壓縮機、整體式燃氣壓縮機兩種。漢江石油管理局使用的是RDS系列的壓縮機，具體的系數(shù)如表3所示。

整體式燃氣壓縮機是由動力缸和壓縮缸構成的有機整體，整個運轉過程當中是不需要外接提供任何的動力的，在接電困難的分散油田、邊緣油田中使用的是比較廣泛的。此壓縮機的具體功率計參數(shù)如表4所示。

二、往復式石油壓縮機故障原因

2.1 熱量原因引起的壓縮機故障

（1）排氣量低是引起石油壓縮機故障的熱量原因之一，氣缸排氣溫度出現(xiàn)異常，軸瓦溫度過高等都是引起熱量故障的原因。以6M25往復式壓縮機為例，這種類型的壓縮機結構上是比較復雜的，這種壓縮機的排氣量公式如下：

Q=Vs1.λv1. λt1. λp1. λl1.n0

在這個公式當中Vs1是指壓縮機第一級行程的容積。λv1指容積的系數(shù)；λt1指溫度系數(shù)；λp1指壓力系數(shù)；λl1指泄露系數(shù)；n0指額定的轉速。

以上任何因素都會是引起故障的原因，其中引起排氣量不足主要有以下幾點：①由于排氣溫度或者是氣缸的溫度超過要求引起的。②往復式壓縮機的活塞各個組件之間出現(xiàn)磨損、潤滑油質量問題等引起的活塞環(huán)出現(xiàn)影響排氣量的問題。③填料和壓縮機活塞桿之間出現(xiàn)磨損而引起的排氣量不足。④壓縮機運轉時的轉速低于額定值。

（2）氣缸排氣溫度出現(xiàn)異常，在壓縮機的運行中也是引起壓縮機故障的熱量原因之一，6M25往復式壓縮機的進氣溫度都要求在50攝氏度以內(nèi)，排氣溫度需要控制在120攝氏度以內(nèi)，但是壓縮機在實際的使用當中，吸氣和排氣出現(xiàn)異常溫度的現(xiàn)象時有發(fā)生。主要有是因為一級吸氣閥、排氣閥、中間排氣閥出現(xiàn)的不良逆流、吸氣前的泄露、冷卻器冷卻的效率過低等原因。

（3）軸瓦溫度過高會引起壓縮機故障，6M25往復式壓縮機的軸承是軸瓦式的，運行當中機身的7個軸瓦之間會出現(xiàn)不斷的摩擦，這樣就會不可避免的產(chǎn)生一定的熱量，而熱量的產(chǎn)生就會使軸承的溫度增高，而一旦溫度超過60攝氏度就會引起機械的故障。

2.2 機械故障引起的壓縮機故障

在壓縮機故障當中活塞桿的斷裂大約占1/4，活塞桿除了對活塞有損害，同時對整個機械都有連鎖式的損壞，容易引起比較重大的事故、對經(jīng)濟造成嚴重的影響。6M25型壓縮機中，第一、二級的活塞桿在交變力的作用下比較容易出現(xiàn)疲勞性的斷裂，同時活塞的機械性能、外部環(huán)境的長期作用等都會引起活塞桿的斷裂。

在壓縮機中填料密封在高壓的環(huán)境下不斷的進行往復運動就有可能出現(xiàn)磨損，主要原因是密封盤上的彈簧發(fā)生磨損或者是自身彈力較小、密封的裝置和活塞桿之間存在一定的縫隙、密封盤和活塞桿之間的密封不嚴、潤滑作用下降等。

三、往復式壓縮機關鍵部位——活塞桿的失效分析

往復式壓縮機活塞—活塞桿這一體系中是不會出現(xiàn)機械間的共振的，但是活塞桿的疲勞破壞是需要進行重點考慮的，前面說過6M25這種類型的活塞桿斷裂基本上是出現(xiàn)在第一、第二級，斷裂的部位主要是在連接螺紋處。6M25往復式壓縮機的第一、二級活塞桿的具體參數(shù)如表5所示。

3.1 活塞桿的斷裂和受力分析

壓縮機中的各個組件基本上都是處于循環(huán)性的往復運動，所以活塞桿不僅要承受來自于曲軸運動轉化過程中出現(xiàn)的拉伸和壓縮外力，還要抵抗來自慣性力和摩擦力的強大作用。當活塞桿在受到來自氣缸的壓力后，活塞相關逐漸就會進行往復運動，從而就會相應的產(chǎn)生慣性力和摩擦力。

當氣體作用到活塞活塞桿上，往復運動產(chǎn)生的摩擦力主要表現(xiàn)為活塞環(huán)和氣缸之間的摩擦作用力。往復式壓縮機在工作中，活塞桿會承受交變拉—壓力的交互作用，而在這樣交互力的作用下就會在活塞的螺紋根部出現(xiàn)裂紋，長時間的力作用下，在活塞桿上便會出現(xiàn)瞬間的撕裂情況，這樣的撕裂主要是疲勞性的工作造成的，活塞桿受力分析圖如圖1所示。

3.2 活塞桿斷口情況分析

活塞桿的斷裂主要是發(fā)生在螺紋處，斷裂面一般會與活塞桿成45度角，關于這些斷裂口在外觀上看，主要分為接近疲勞源部位的機械磨光區(qū)域、擴展后出現(xiàn)的裂紋區(qū)域、脆性斷裂區(qū)域（見圖2）：

四、避免石油壓縮機故障的措施

避免石油壓縮機出現(xiàn)故障的主要措施就是壓縮機的檢查工作，如空氣壓縮機濾清器進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)有損壞、空氣濾芯不干凈等就要對損壞的部件進行及時的更換，進氣管需要保障內(nèi)圈直徑要復合要求?；赜凸艿闹睆浇ㄗh不要小于12MM，同時不要有過多的彎曲、障礙燈。空氣壓縮缸的部件要隨時進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題必須及時的進行更換?？諝饫鋮s裝置中存在的油污、雜質等要及時的進行零件更換等處理工作，發(fā)動機的潤滑油壓力要按時進行檢查，保證其和額定的壓力相同，需要的時候必須進行潤滑油的更換。

五、總結

根據(jù)本文的研究，往復式壓縮機要想更好的應用于生產(chǎn)當中，必須加強對壓縮機故障的研究，利用各種診斷技術和手段去提高這類壓縮機在診斷故障方面的水平，同時為 提高往復式壓縮機的整體性能，需要提高進行結構性的優(yōu)化設計去實現(xiàn)。