淺析壓縮天然氣加氣母站往復活塞式壓縮機機械故障及處理方法

張 偉,姜 田,宋佳駿,石函之,李 瑩,黃莉莉

（中國石油遼寧銷售高速公路分公司,沈陽110000）

0 前言

往復活塞式壓縮機顧名思義為活塞在氣缸內往復運動實現氣體壓縮和輸送的壓縮機，其包括機體、氣缸、氣閥、活塞、填料函、刮油環、曲軸、連桿、十字頭、潤滑系統、分離器等部分，當曲軸連桿機構將曲軸旋轉運動轉化為活塞往復運動的過程中，即可以完成壓縮天然氣加氣母站氣缸內的進氣、壓縮、排氣循環過程，所以往復活塞式壓縮機發生機械故障，直接影響壓縮天然氣加氣母站的正常運作。

1 壓縮天然氣加氣母站往復活塞式壓縮機機械故障

1.1 氣閥發生故障

氣閥在往復活塞式壓縮機中主要起到氣缸內氣體的吸入和排出作用，是一種機械自動閥門，閥片和彈簧發生問題都會導致氣閥故障，據不完全統計，60%的壓縮天然氣加氣母站中往復活塞式壓縮機機械故障都是由氣閥故障導致，潤滑油是往復活塞式壓縮機運轉中有效抑制表面摩擦的工具，但高溫高壓環境中易形成碳化物，使其散熱效率下降，易發生氣閥及相應管道堵塞，在壓縮機正常運作的高壓氣流中蘊含的微小固體顆粒會產生對閥片的強烈撞擊力，致使閥片受損，其附著于閥片表面會使其腐蝕，封閉性差；另外，閥片與升程限制器在其運作的過程中不可避免的會發生碰撞，時間積累會致使閥片斷裂，除此之外，往復活塞式壓縮機在壓縮天然氣加氣母站運作過程中，氣閥彈簧一直處于周期性的壓縮和伸長狀態，彈簧表面質量不良、彈簧選擇不合理、彈簧斷裂等都會使閥片的開啟閉合作業不科學，致使壓縮天然氣加氣母站的正常運作受到嚴重沖擊[1]。

1.2 活塞環故障

活塞環其功能是對活塞與氣缸之間的縫隙進行封閉，所以其性能的穩定性直接關系到壓縮天然氣加氣母站壓縮容積是否發生側漏，而且也會影響往復活塞式壓縮機自身活塞與氣缸壁直接的摩擦效應，當活塞環的開口間隙過小時，發生受熱膨脹開口就會消失，致使活塞環在氣缸內膨脹，接觸面積內的的熱點不易擴散，會使氣缸壁面原有的保護油膜受熱損壞，嚴重時會直接致使活塞環發生斷裂、電機超載、氣缸斷裂、電機燒毀等重大機械事故，另外，活塞材料的彈性也直接影響其功效，當彈性過大或多小時都會使其活塞與氣缸壁產生的摩擦力加大，使壓縮天然氣加氣母站的往復活塞式壓縮機的工作效率受影響[2]。

1.3 氣缸過熱

壓縮天然氣加氣母站往復活塞式壓縮機其氣缸溫度正常應低于160攝氏度，但因溫度長時間超出規定而導致氣缸過熱、氣缸內潤滑油炭化，阻塞管道和氣閥等結構的問題卻較常見，通常情況下是冷卻系統中的冷卻水含量不足，潤滑系統中的潤滑油儲備不足，或起到吸氣和排氣功效的氣閥相關結構發生變形或破損，使部分壓縮天然氣重新返回氣缸加熱氣缸壁，除此之外，維修人員應考慮到氣缸與十字滑道是否處于同心位置，不然強烈的摩擦力也會是氣缸的溫度快速上升。

2 針對壓縮天然氣加氣母站往復活塞式壓縮機機械故障的處理方法

2.1 針對氣閥故障的處理方法

為防止閥片端面積中存在雜物，維護人員應盡可能提升工作介質的過濾精度，在保證潤滑油的潤滑作用的同時降低其用量，而且閥片的材質應結合壓縮天然氣加氣母站的氣體介質進行靈活選擇；針對性的擴大升程限制器與閥片的接觸面積，使其碰撞產生的集中應力得到有效擴散，延緩撞擊過程的閥片斷裂問題；在選擇氣閥彈簧時應考慮到應力對彈簧表面的磨損，盡量避免螺旋壓縮彈簧，當其內外表面發生損傷時應及時維修或更換，以免更大的故障發生，高溫和滲碳等現象也會使其表面質量受損，應定期維護；選擇的彈簧規格應統一標準，不可過大或過小，不論機械加工還是后期的熱處理過程都應遵循處理技術，科學完成[3]。

2.2 針對活塞環故障的處理方法

針對活塞環問題，維護人員可以在選擇活塞環的環節結合工作經驗和專業知識進行科學細致的選擇，從源頭上杜絕問題發生，壓縮天然氣加氣母站進氣壓力一般在3.0mpa以下，且變化幅度小，所以往復活塞式壓縮機可以起到很好的增壓效果，為避免活塞環故障，維修人員應對其進行有油潤滑，緩解磨損問題的嚴重程度，對其氣缸體和冷卻體進行定期嚴格檢查，當發現問題時應及時解決，必要時進行更換；對冷卻水管路進行改造，使其既達到良好的散熱效果，而且減少水分對氣缸的腐蝕；必要時要添加過濾器，使其被壓縮天然氣中的雜質得到控制，在此基礎上加強日常的檢修工作，及時發現問題并解決，在這個過程中需注意，在必要的更換器件的過程中必須選擇生產廠家的原配件，避免口徑過小或彈性差異等引起的新問題。

2.3 針對氣缸過熱的處理方法

冷卻系統不僅可以使氣缸和被壓縮的天然氣的溫度得到有效降低，而且氣缸內的潤滑油可以較長時間內具有良好彈性，延長炭化的時間，使往復活塞式壓縮機的整體運作可靠性和安全性更加有保證，所以當發現冷卻系統中冷卻水供應不足時，維修人員應及時進行填充；為減少器件之間產生強烈的摩擦而致使器件過熱或破損，潤滑油儲備必須充足，當發現氣缸與十字滑道不處于同心位置時應及時進行修正，由此可見氣缸過熱問題主要是針對性處理，全面防范。

3 結論

通過上述分析可以發現，往復活塞式壓縮機在壓縮天然氣加氣母站正常運作過程中占有十分重要的地位，但由于其工作量大，在運行的過程中必然會發生諸多繼續故障，維修人員只有全面準確的認識故障，并能夠靈活、全面、及時的進行處理，才能使壓縮天然氣加氣母站的可靠性、安全性和實用性獲得保證。

[1]苗剛.往復活塞式壓縮機關鍵部件的故障診斷方法研究及應用[D]。大連：大連理工大學，2013.

[2]吳軍超.往復活塞式壓縮機常見故障的分析[J].化工裝備技術,2011,03(04):65-67.

[3]渠汝濤.往復活塞式壓縮機關鍵部件故障原因分析[J].科技創新與應用,2014,07(24)：111-113.