往復式壓縮機運行過程中的故障分析與維護措施

O 劉海濤

（九江檢安石化工程有限公司 江西 332004）

往復式壓縮機運行過程中的故障分析與維護措施

O 劉海濤

（九江檢安石化工程有限公司 江西 332004）

往復式壓縮機是工業生產的重要設備，設備故障對生產和運行帶來巨大的影響。隨著使用時間增加，往復式壓縮機容易出現設備異常振動、儀表檢測設備不完善、換熱效果差、吸排量不足等問題。以220kt/a往復式甲烷制冷壓縮機運行過程中出現的問題及其原因進行分析，提出維護設備的措施。

往復式甲烷制冷壓縮機；故障原因；維護措施

引言

往復式甲烷制冷壓縮機屬于兩端往復式，向冷箱提供甲烷冷劑，為脫甲烷塔和甲烷洗滌塔提供主回流和洗滌液。甲烷制冷壓縮機采用低壓脫甲烷系統，優勢在于提高甲烷和乙烯的相對揮發度，塔回流比降低。塔釜采用裂解氣加熱，設備能耗更低。在當前資源形勢下，往復式甲烷制冷壓縮機的低能耗特點更符合國家要求，也有利于企業降低成本，提高企業的市場競爭力。但是要發揮甲烷制冷壓縮機的低能耗特點，提高乙烯回收率及產量需要設備性能穩定，并保持設備正常運行。而隨著使用時間延長以及設備維護管理不到位，往復式甲烷制冷壓縮機運行過程中容易出現各類問題，影響設備的運行效率。因此，本文對往復式幾萬制冷壓縮機運行過程中的故障及原因進行分析，總結設備維護措施。

一、設備故障分析

1.設備檢修原因

自設備投入以后，設備維護人員對設備進行了多次檢修。根據檢修記錄，設備停機檢修的主要原因分別為氣閥和壓力填料環故障、活塞和支撐環損壞等。

2.設備故障頻發

(1)設備震動異常

結合檢修現場對設備運行狀況的分析，設備震動異常的發生率極高，并且主要原因在于設備支撐連接平臺問題。設備支撐連接平臺處的重力不足，支撐力度不夠。另外，注入氮氣的配管未按照標準把緊，導致支撐連接平臺的連接螺絲出現松動，配管受力不均，最終導致設備運行過程產生共振，使壓縮機的震動頻率和幅度大大增加。

(2)設備自身缺陷大

首先，甲烷制冷壓縮機組物流并非直接進入冷箱系統，而是經過過濾器后再進入冷箱系統，物流經過過濾器前后的壓力不同。而設備控制室的檢測設備只能監測物流過濾后的壓力，而無法監測過濾前壓力。其次，壓縮機的活塞頭密封環的材質為石墨，使用過程中石墨密封環因反復磨損而掉落大量石墨粉塵，石墨粉塵容易吸附于過濾器濾芯表面，導致過濾器的壓力上升。然而該原因引起壓力上升問題無法被監控系統發現，給壓縮機出口高壓開關盡量進入控制系統，并觸發鏈鎖。最后，壓縮機運行狀態下的震動過大，監測設備難以收集詳盡的設備運行數據。

(3)雜質大量堆積

檢修工作中發現設備夾套溫度較高，拆除后發現填料函夾套內堆積大量雜質，且雜質多為生物泥。生物泥較多的主要原因在于循環水冷卻后沉積。生物泥大量堆積容易導致管路堵塞，降低設備換熱效果，設備內部溫度上升使夾套溫度升高。設備內部溫度上升容易引起許多故障，如擴大設備密封間隙，并引起設備密封裝置出現碳化。

(4)吸排量不足

吸排量不足的主要原因為吸入閥閥片連桿混裝，降低制冷機機組運行負荷。往復式甲烷制冷壓縮機吸入閥的加卸載器結構有彈簧、氣缸和連桿組成，儀表風電磁閥在設備空載時處于關閉狀態，同時儀表風中斷狀態，連桿在彈簧作用下打開吸入閥閥片，外部氣體大量進入設備，導致壓縮機出現空載。儀表風電磁閥在設備運行狀態下處于打開狀態，儀表風通入加卸載器。當儀表風壓力高于彈簧彈力，彈簧會將連桿頂起，吸入閥閥片恢復自由狀態。但是往復式甲烷指制冷壓縮機的低壓缸和高壓缸的吸入閥連桿長度存在差異，且差異較小，工作人員需要借助專業測量設備才能發現連桿差異。吸入閥連桿該特點容易導致造成連桿混裝，造成吸入閥無法根據連桿動作正常加載。另外，填料函發生泄漏也是造成吸排量不足的重要原因。填料函泄漏導致物料外溢，導致設備壓力不足，降低吸入和排出壓力，降低吸排量。

表1

二、設備故障維護措施分析

往復式甲烷制冷壓縮機結構復雜，零部件多，故障診斷難度高。隨著故障診斷檢測技術進步，往復式甲烷制冷壓縮機的診斷技術也在不進步，大量現代技術用于設備故障診斷系統。目前國內對壓縮機故障診斷作了大量研究，部分研究人員根據設備振動信號診斷故障問題。總體而言，往復式甲烷制冷壓縮機故障分析技術主要分為以下四種。

1.熱性能參數檢測技術

熱性能參數檢測主要對壓縮機的熱性能參數進行分析，根據熱性能參數分析結果判斷壓縮機運行狀態，再對比壓縮機正常運行下的熱性能參數，從而判斷設備故障。目前研究人員對熱性能參數檢測的研究較多，且取得一定進展，但是該技術在實際應用的效果不佳，檢測結果的可靠性不高，難以用于預測壓縮機的潛在故障。因此，該技術用于設備故障分析較少，而主要用于檢測設備運行工況及其參數。

2.振動噪聲檢測

該檢測方法基于設備運行狀態下不同部位的振動幅度和頻率差異，振動檢測技術將設備振動幅度和頻率轉化為振動信號，再根據振動信號特點判斷設備故障。例如對機器表面振動情況進行分析，可以用于判斷設備的氣缸、主軸承等部位是否存在異常。再使用專用設備對疑似故障部位進行深入檢測，進一步查明故障及其原因。理論上看，振動噪聲檢測的可靠性高，并且振動噪聲檢測技術已經廣泛用于多個領域檢測設備故障。但是往復式壓縮機運行過程中的各個部件處于反復撞擊中，各個部位產生的噪聲相互干擾，導致噪聲混亂，現有技術難以準確收集故障信號。此外，往復式壓縮機的運行工況處于不斷變化狀態，振動噪聲信號也在不斷變化。因此，振動噪聲分析設備故障的局限性較大。

3.油液分析法

該檢測方法基于油液的物理化學性能差異以及油液磨損合信息，例如分析潤滑油酸度和水分、光譜、鐵鋪等信息，判斷設備故障原因。油液分析是當前常用檢測方式，主要用于齒輪箱、壓力系統等部位故障檢測，準確率高。

4.人工智能

人工智能屬于新興故障檢測技術，該檢測技術基于計算機、人工智能的發展。人工智能檢測方法以專家系統和神經網絡技術兩種，專家系統檢測方法基于大量檢測實踐經驗和該領域專家知識，并結合計算機技術，根據故障表現推理故障根源和搜索解決問題的策略。專家系統檢測方法多用于處理復雜且難度較高故障。和其他檢測技術相比，專家系統操作簡單，但是獲取專家知識和實際經驗的難度高，并且依賴于專家知識和實踐經驗，因而專家系統存在許多漏洞，需要不斷完善。人工神經網檢測屬于分布式并列處理系統，檢測網的處理規更大，并且具有自學習型和聯想記憶功能，可以根據已有故障不斷進行自我完善。人工神經網檢測方法的缺點在于診斷過程模糊，建立系統模型的難度極高，因而該技術仍有許多不完善之處，還需不斷深入研究。

三、設備檢修措施

1.緊固設備管線及支撐

日常工作中應定期檢查設備管線是否有效固定，并對管線支撐進行緊固處理。對于特殊部位，還可放置軟墊或木塞，降低設備振動頻率和幅度，減輕設備磨損。

2.增設儀表監測點

甲烷制冷壓縮機的出口至冷換箱熱氣之間裝有過濾器，物流壓力經在經過過濾器前后發生變化，而設備運行狀態監測系統無法監測物流的壓力變，并導致內外聯系出現偏差，引發壓力高連鎖。因此，需要在甲烷制冷壓縮機組的出口加裝壓力變送器，將出口壓力延伸至監測系統，以便系統實時檢測壓力變化，收集真實的壓力數據，確保設備正常運行。同時未監控設備震動情況，新增數個震動探頭，探頭收集的數據可以在系統中正確顯示，表2為2016年4月3日～26日獲取的振動數據。如若設備振動達到15mm，系統可啟動機械鏈鎖保護反應，使設備自動連鎖停車，保證設備安全。

表2 甲烷制冷壓縮機震動監測數據

3.定期清理

由于冷卻水攜帶大量生物泥、銹渣、塑料等雜物，容易導致設備堵塞。針對生物泥堵塞管路引起溫度上升問題，需要做好定期清理工作，保證設備正常運行。由于填料函的濾水裝置體積小，更容易發生污垢堵塞問題，清理工作的難度也較高。因此，除定期清理外，還需要更換過濾裝置，將塑料材質的濾器更換為不銹鋼濾器，方便維護。

4.完善設備安裝

檢修設備時，需要按照設備安裝圖紙要求安裝吸入閥連桿，安裝連桿前應由車間工作人員和檢修人員共同確認后再安裝，以免混用連桿。安裝吸入閥的儀表風線，對安裝效果進行測試，及時發現儀表風線是否仍存在漏風問題。啟動設備前，還需要對設備進行整體調試，確保風線不存在泄漏問題。只有往復式甲烷壓縮制冷劑滿足以上所有條件才能開機。

四、結語

設備故障維護的關鍵在于預防，才能盡可能預防設備故障，減少損失。因而維護人員還需要從設備檢測入手，采用先進的設備做好設備監視工作，及時發現潛在問題。同時，維護人員也需要重視日常經驗積累，提升自身水平，才能及時根據故障表現判斷故障類型及原因，及時采取措施消除故障，保障設備安全。

Failure Analysis and Maintenance Measure in the Process of Reciprocating Type Compressor Operation

Liu Haitao
（Jiujiang Jian’an Petrochemical Engineering co., LTD, Jiangxi, 332004）

Reciprocating type compressor is one of the important equipments in industrial production and equipment failure will bring enormous impact on the production and operation. As the time increasing, reciprocating type compressor will have some problems of equipment abnormal vibration, imperfect testing equipment for instrument, bad heat exchange effect, inadequate absorption and discharge capacity etc. Taking the 220 kt/a reciprocating type methane refrigeration compressor as one example to take analysis on the problems in the operation process and the reason for the problems, besides, it put forward measure for the maintenance of equipment.

reciprocating type methane refrigerant compressor；failure cause；maintenance measure

T

A

劉海濤（1987～），男，九江檢安石化工程有限公司，研究方向：過程裝備與控制工程。