淺談壓縮機(jī)常見故障及分析

張毅

【摘要】往復(fù)式壓縮機(jī)具有高壓力、低噪音、效率高等優(yōu)點(diǎn)在油（氣）田及長輸管道氣體工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。但是往復(fù)式壓縮機(jī)在使用過程中常會發(fā)生故障，造成設(shè)備無法正常運(yùn)行，不僅影響了企業(yè)的安全生產(chǎn)，也給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。本文主要分析研究往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障的原因，對提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高無故障運(yùn)行時(shí)間有著積極意義。

【關(guān)鍵詞】往復(fù)式壓縮機(jī)

故障

原因分析

一、行業(yè)發(fā)展基本概況

天然氣工藝用壓縮機(jī)主要有2種形式，即往復(fù)式壓縮機(jī)和透平式壓縮機(jī)。透平式壓縮機(jī)以其噪音低、易損件少即長時(shí)間無故障運(yùn)行有保障、單機(jī)排氣量大、更適應(yīng)于單系列的工藝流程等特點(diǎn)，在西方工業(yè)國家的壓縮機(jī)行業(yè)中一枝獨(dú)秀，但其具有制造、安裝精度高、熱效率相對較低、排氣壓力一般在15MPa左右、對氣質(zhì)要求高、維修難度高、一次投資大等特點(diǎn)。往復(fù)式壓縮機(jī)在有平面尺寸較大、單機(jī)排氣量相對較小、易損件多即無故障運(yùn)行時(shí)間相對較短等缺點(diǎn)的同時(shí)，具有高壓力、低噪音、效率高、可靠性高相氣量調(diào)節(jié)時(shí)排氣壓力基本不變等優(yōu)點(diǎn)而在國內(nèi)天然氣工業(yè)仍得到廣泛的應(yīng)用。

二、壓縮機(jī)的工作原理

活塞在氣缸內(nèi)的來回運(yùn)動與氣閥相應(yīng)的開閉動作相配合，使缸內(nèi)氣體依次實(shí)現(xiàn)膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個(gè)過程，如此不斷循環(huán)，將低壓氣體升壓而源源輸出。基本結(jié)構(gòu)組成：（1）傳動機(jī)構(gòu)：曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪或聯(lián)軸器;（2）工作機(jī)構(gòu)：氣缸組件、活塞、氣閥和填料組件;（3）機(jī)身。

此外，三個(gè)輔助系統(tǒng)：潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)及安全和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

往復(fù)式壓縮機(jī)發(fā)生故障的部位基本上是由下列三部分組成：（1）傳遞動力部分一曲軸、連桿、十字頭、活塞銷、活塞等零部件的故障;（2）氣體的進(jìn)出及其密封部分氣缸、進(jìn)氣和排氣閥門、彈簧、閥片、活塞環(huán)、填料函及排氣量調(diào)節(jié)裝置等部分的故障;（3）輔助部分包括水、氣、油三路的各種冷卻器、緩沖器、分離器、油泵、安全閥及各種管路系統(tǒng)方面的故障。

三、常見故障分析

從反映故障狀態(tài)的監(jiān)測參數(shù)（征兆參數(shù)）上可分為兩大類：一類故障征兆表現(xiàn)在機(jī)器的熱力參數(shù)變化上，如機(jī)器的排氣量變化，吸、排氣壓力變化，各部分溫度變化以及油路、水路故障所表現(xiàn)出來的熱力參數(shù)變化;另一類故障征兆表現(xiàn)在在機(jī)器的動力性能參數(shù)變化上，如壓縮機(jī)主要零部件的缺陷、磨損、損壞和斷裂故障所表現(xiàn)出來的機(jī)器振動和不正常聲音，還有各種原因引發(fā)的管道振動。

1.壓縮機(jī)排氣量降低的原因很多，大部分屬于氣流通道受阻，內(nèi)、外泄漏，余隙過大、轉(zhuǎn)速降低等方面的問題。

2.溫度不正常包括壓縮機(jī)吸、排氣溫度過高，氣缸、軸承、活塞桿、機(jī)體等各部件過熱。前者屬于介質(zhì)在壓縮過程中的狀態(tài)不正常產(chǎn)生氣體溫度過高，帶來氣缸、閥門積炭、磨耗和零部件變形、損壞。后者發(fā)生過熱的原因是摩擦發(fā)熱過大，或者摩擦副潤滑、冷卻狀態(tài)惡化。

3.往復(fù)式壓縮機(jī)由于存在旋轉(zhuǎn)慣性力、往復(fù)慣性力及力矩，將會引起機(jī)器和基礎(chǔ)的振動。除了這種機(jī)械運(yùn)動引起的振動之外，往復(fù)式壓縮機(jī)由于間歇性吸氣和排氣，氣流的壓力脈動還會引起管路振動。如果氣流脈動頻率恰好與氣柱或管道自振頻率相同，就會產(chǎn)生管道共振，這種共振將帶來嚴(yán)重的后果，不僅引起壓縮機(jī)和基礎(chǔ)、管道各連接部分松動，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)窳压艿馈?/p>

4.壓縮機(jī)油路包括油泵、注油器以及油路系統(tǒng)中的過濾器、冷卻器、管路壓力表等部分。故障主要表現(xiàn)在油壓偏低、偏高、油溫過高，油量不足，局部潤滑不良，注油不正常等方面。油路系統(tǒng)的故障會引發(fā)機(jī)器摩擦、發(fā)熱、燒損、咬死等一系列問題，必須查明原因，及時(shí)處理。

5.氣閥工作狀態(tài)的好壞是壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的核心問題之一，往復(fù)式壓縮機(jī)有60%以上的故障發(fā)生在氣閥上。氣閥一旦發(fā)生故障，馬上影響壓縮機(jī)的產(chǎn)氣量，降低效率，浪費(fèi)能源。閥件破損后碎塊落人氣缸，引起氣缸拉毛，活塞和活塞環(huán)損壞，帶來更為嚴(yán)重的問題。氣閥故障，主要是閥片、彈簧破損，氣閥密封性差，閥片的開啟時(shí)間和高度不對以及安裝中產(chǎn)生的問題。

6.往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿斷裂事故也較常見，據(jù)報(bào)道約占重大事故的25%左右，對于使用比較普遍的對稱平衡型壓縮機(jī)，活塞桿斷裂的事故率達(dá)到51.5%。活塞桿斷裂，不僅損壞活塞和氣缸，而且還由于其他零部件的連鎖性破壞，使易燃、易爆或有毒氣體向外泄漏，帶來人員傷亡、生產(chǎn)裝置毀壞等一系列嚴(yán)重事故，因此在操作中必須予以足夠重視。活塞桿發(fā)生斷裂的地方多數(shù)是在活塞連接處與十字頭連接處。

7.曲軸是壓縮機(jī)中傳遞動力的重要運(yùn)動件。由于承受較大的交變載荷和摩擦磨損，所以對疲勞強(qiáng)度和耐磨性要求較高。曲軸一旦斷裂，將使曲軸箱、連桿、十字頭或活塞等發(fā)生一系列連鎖性破壞。曲軸多數(shù)發(fā)生拐臂處斷裂，曲軸斷裂的原因如下：（1）壓縮機(jī)地基與電動機(jī)基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，使聯(lián)軸器嚴(yán)重不對中附加載荷，曲軸承受巨大的附加載荷;（2）壓縮機(jī)超載或在緊急停機(jī)時(shí)產(chǎn)生的劇烈沖擊;（3）安裝不正確或工作中氣缸軸線發(fā)生變化，與曲軸軸線不垂直，使曲軸承受附加彎矩。

8.活塞發(fā)生卡住、咬住或撞裂的原因：（1）潤滑油質(zhì)量低劣，注油器供油中斷，發(fā)生干摩擦，因摩擦發(fā)熱，阻力增大被卡住、咬住;（2）氣缸冷卻水供應(yīng)不足或氣缸過熱狀態(tài)下突然通冷卻水強(qiáng)烈冷卻，使氣缸急劇收縮，（抱缸），把活塞咬住;（3）氣缸帶液（例如，制冷壓縮機(jī)吸人蒸發(fā)器中的液體造成“沖缸”;壓縮機(jī)吸人氣體太潮濕，氣體被壓縮后有水分析出，發(fā)生氣缸“水擊），可撞裂活塞，甚至擊破氣缸;（4）氣缸與活塞間隙太小;（5）氣缸內(nèi)掉人活塞螺母、氣閥碎片等堅(jiān)硬物，活塞撞擊時(shí)碎裂;（6）活塞材質(zhì)不良、鑄件質(zhì)量低劣，強(qiáng)度達(dá)不到要求。

四、結(jié)束語

往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)組的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，機(jī)構(gòu)之間聯(lián)系緊密，某一部分發(fā)生故障，往往會引起整臺設(shè)備的癱瘓，導(dǎo)致整個(gè)裝置停工，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危害人身安全。因此，需要不斷提高機(jī)械設(shè)備的可靠性、可用性、可維修性、經(jīng)濟(jì)性與安全性，以提升系統(tǒng)效率和降低能耗，確保生產(chǎn)安全、平穩(wěn)運(yùn)行。