積碳對壓縮機危害的分析

江國建 王月 楊康 張富強 魏蘭（江西省天然氣投資有限公司上饒壓縮天然氣分公司， 江西 南昌 330096）

積碳對壓縮機危害的分析

江國建 王月 楊康 張富強 魏蘭（江西省天然氣投資有限公司上饒壓縮天然氣分公司， 江西 南昌 330096）

積碳是一種可燃性物質，當積累到一定厚度時，積碳層產生的熱量使其內部溫度高于自燃溫度時，就可能引起自燃和爆炸。壓縮機運行的性能情況直接影響場站的生產狀況，而壓縮機的積碳現象直接影響到機器的正常運轉，我們應該正視積碳的形成，了解積碳對壓縮機造成的危害，采取有效地預防措施，減少故障發生率，提高壓縮機運行的安全性。文章分析了壓縮機積碳引起的原因，并結合日常生產運行經驗，對抑制積碳的形成、燃燒和爆炸進行了探討，在此基礎上提出了避免事故發生的相應預防措施。

壓縮機；積碳的危害；積碳的形成；預防措施

活塞式壓縮機在壓縮天然氣工藝生產中屬關鍵設備，壓縮機設備運行狀況，直接關系到企業生產設備的安全、穩定、長周期運行，從而也直接影響著企業的經濟效益。設備一旦出現故障，往往會造成一系列嚴重的后果，導致設備停產、火災爆炸、人身傷亡、環境污染等重大事故的發生。在壓縮機運行過程中會產生積碳現象，剛產生時部件表面為黑色，隨著設備運行時間的增加積碳的不斷積累，最終在機件表面形成硬質沉淀物。形成的沉淀物會導致氣閥不能正常啟閉，也能減小氣流通道面積，增加氣體流動阻力，甚至會導致活塞抱死在氣缸中，尤為嚴重的是當積碳達到一定燃燒條件時會導致壓縮機發生燃燒爆炸事故，造成設備的損壞，影響職工的人身安全。

1　壓縮機積碳的形成

造成壓縮機中形成積碳的原因有很多，一方面，在壓縮機潤滑系統中潤滑油常以少油、滴淋的形式與高壓、高溫氣體進行接觸，容易使潤滑油迅速氧化變質，另一方面，在壓縮機運行中產生的高溫環境導致組分較輕的潤滑油不斷蒸發而較重的油則殘留在氣閥、閥腔、活塞頂部、排氣通道中不斷受熱分解，脫氫聚合。其形成的產物與吸入的天然氣中的雜質和壓縮機內機件運動過程中產生的粉末混在一起，在高溫環境作用下沉積物不斷的反復加熱，即形成積碳。

壓縮機積碳的主要部件是：活塞、氣閥、曲軸箱、十字頭滑道、填料盒。

2　積碳形成原因

2.1潤滑油油品質量

積碳是潤滑油本身的特性。為了控制積碳的生產速度，應選用殘碳值小、基礎油好的潤滑油，如選用不當或者潤滑油質量差（如潔凈程度不高）的話，會使潤滑油抗熱氧化安定性降低，殘碳值就越大。當壓縮機氣缸的排氣溫度過高時，組分較輕的潤滑油不斷受熱、氣化形成油霧，在高溫作用下迅速氧化形成氧化物浮渣，與吸入的天然氣中雜質和機件運動產生的金屬粉末等匯聚在一起，最終沉積在機件表面形成積碳。

2.2潤滑油注油量

壓縮機氣缸注油量越多造成積碳的可能性也越大，但如果供油量不足將會導致活塞環、支撐環磨損加快，甚至發生氣缸鏡面拉毛等現象。很多時候操作人員為了避免氣缸因缺油而造成“拉缸”、“抱缸”等嚴重事故，常把注油量增大，又沒有掌握潤滑油用量，過度潤滑，其霧化效果變差。在確保有效的潤滑條件下應盡量減少氣缸潤滑油的供給量，不僅能降低油耗，而且也能減少壓縮機結焦積碳的增多。壓縮機供油量與其運行壓力、工況、氣體種類和密封環材料有關，在確保有效潤滑的前提下，盡量采用少油潤滑。

2.3入口過濾器

如果吸入的氣體中夾帶著灰塵、泥沙、固體雜質等會嚴重影響壓縮機的使用壽命，此時應考慮在進氣口安裝過濾分離器。氣體中的雜質與潤滑油匯聚在一起會產生硬化物，在高溫、高壓的雙重作用下形成黑色硬質物，生成的積碳會影響活塞環、氣閥的正常工作，甚至堵塞油路，造成壓縮機故障。

2.4工作溫度

溫度過高是形成積碳的決定性因素。溫度越高，潤滑油氧化分解的速度也越快導致積碳的形成速度也加快。溫度因素還需要考慮冷卻效果。如果風冷量不足、結垢嚴重的話也會導致壓縮氣體溫度升高。

3　積碳對壓縮機的危害

當較多的積碳存在進氣閥、排氣閥及排氣管道內時，會導致進、排氣閥關不嚴和動作不靈活的情況，使得排出的氣體回流到氣缸內再進行二次壓縮，致使氣體溫度急劇上升。氣體溫度過高又加快了潤滑油輕質餾分的揮發及氧化反應，反應產生的熱量來不及與外界進行交換，造成排氣通道內的溫度持續上升。當溫度達到潤滑油的自燃點時，積碳中的潤滑油開始燃燒甚至發生爆炸。因此，由積碳引起的燃燒爆炸對壓縮機安全運轉是個極大的威脅。

壓縮機在正常生產過程中，雖然積碳的形成不可避免，但氧含量不超過0.2%，操作溫度、壓力不超過限定值，積碳也不會發生自燃，更不會爆炸。盡管如此，積碳在壓縮機系統中也還是個不安定因素。

壓縮機正常生產時的危害：①當積碳附著在壓縮機各氣流通道上時，會減小氣流通道面積，造成吸氣量減小，增大氣流阻力，增加壓縮機的功耗，使壓縮機的性能嚴重下降。②當積碳存在于壓縮機潤滑油路時，會堵塞油路通道，潤滑油冷卻回路無法進行冷卻，壓縮機各個部件無法及時有效的進行潤滑，甚至出現燒瓦情況。③當積碳附著于氣缸壁上時，會使氣缸與活塞之間的余隙減小，增加活塞運動阻力，使得壓縮機功耗增加。④當積碳附著于活塞環、支撐環上時，會造成活塞在氣缸中出現卡死的情況，甚至出現氣缸鏡面拉傷。

4　預防積碳的措施

4.1嚴格控制潤滑油用量和質量

（1）選擇適宜的油品 選擇合適的壓縮機潤滑油能有效的控制積碳的形成，在生產過程中不產生或有微少的積碳量。選用合適的油品，要求其粘度、閃點、化學穩定性都應符合設備規定技術指標。不同的季節，由于溫度變化相差很大，選用的潤滑油品也不盡相同，選用專用的壓縮機潤滑油，應保證其閃點和黏度溫度高于排氣溫度。

（2）油量控制 嚴格控制氣缸的給油量，氣缸供油量不能太大也不能太少，過多的供油量會加快積碳的形成，太少氣缸無法達到有效的潤滑，供油量控制尤為重要。生產過程中一般采用三層煙紙法判斷氣缸的供油量是否合理，這不僅可以降低潤滑油耗，而且也能減少積碳形成的可能性。壓縮機首次試車的時候供油量一般會稍微偏高，磨合期過后調整至設備廠家提供的正常運行的供油參數。

4.2嚴格控制排氣溫度

排氣溫度對潤滑油氧化速度影響最大，排氣溫度應控制在運行的范圍內。排氣溫度過高會使比功率增大（比功率是指壓縮機壓縮單位容積流量氣體所消耗的功率），氣閥、活塞等部件容易產生積碳。排氣溫度過高，不但會使得設備過熱，而且還會增大設備運行負荷，甚至會引起積碳燃燒。為提高換熱能力，降低排氣溫度，應加強冷卻器管路清洗保養。

4.3及時檢修設備

及時對設備檢修，定期對設備進行保養，清理壓縮機系統內各環節中存在的積碳，減少燃燒源。填料盒、活塞環密封不良、氣閥故障等都會造成排氣量減小的情況，使得氣體二次壓縮，漏氣不但會造成其附近局部溫度異常，而且還會促使積碳的快速形成。通過觀察、對比壓縮機各級排氣溫度和壓力可以判斷故障部件及泄露情況，為避免事故發生，應及時對填料盒、活塞、氣閥等部件進行檢修，消除故障隱患。

4.4減少油品雜質源

潤滑油中混有雜質不但會堵塞油路，造成壓縮機運動部件得不到有效的潤滑，而且其中的雜質附著在機件的表面會增加積碳的形成路徑。油品中的雜質源除了來源于油品本身，還存在于生產過程中補油環節。應規范壓縮機潤滑油日常管理，對壓縮機補油各個環節嚴格控制，對需要補充的潤滑油做到三級過濾（即抽油泵出口過濾，油壺入口過濾，補油時油壺出口過濾）。

5　結語

本文關于積碳對壓縮機危害的分析，旨在為實際生產遇到問題時提供一些參考。

；

［1］周永跟.活塞式壓縮機積碳事故分析及預防措施［J］.流體機械.

［2］伍曙光.積碳引起的空壓機后冷卻器自然原因分析及預防措施［J］.裝備維修技術，2009.2.

江國建（1988- ），男 ，漢族，江西上饒人，助理工程師，主要從事天然氣輸送、壓縮工作。