活塞壓縮機排氣溫度故障診斷與解決對策

陳志強 鐘國華 李璐

摘 要 活塞壓縮機運轉過程中出現排氣溫度過高的情況時，往往因操作者的不夠重視而引起設備更加嚴重的損害，對工藝生產造成嚴重的影響。所以，操作者應在日常巡檢過程中密切監測設備運轉情況，如出現異常，應及時排查，杜絕隱患。同時應按設備使用說明書中的要求對設備定期進行維護、檢修，根據零部件壽命定期更換必要的易損件，以保證設備安全、穩定的運行。

關鍵詞 活塞壓縮機 排氣溫度 定期維護 運行安全

中圖分類號：TH457文獻標識碼：A

1活塞壓縮機的工作原理

當曲軸旋轉時，通過連桿及十字頭的傳動，活塞在氣缸內做往復運動。壓縮機的一個工作循環式由膨脹、吸入、壓縮和排出4個階段組成的。（1）膨脹：當活塞向一側運動時，氣缸的容積增大，壓力下降，殘留在氣缸余隙腔內的氣體不斷膨脹;（2）吸入：當氣缸內壓力降低至小于氣缸進氣腔的壓力時，進氣側的氣體推開吸氣閥進入氣缸。隨著活塞繼續運動，進氣管道中的氣體繼續進入氣缸，直至活塞運動至止點為止;（3）壓縮：當活塞向另一側運動時，氣缸內的容積逐漸縮小，氣體進入了壓縮過程。因吸氣閥均有止逆作用，氣缸內的氣體無法回流至進氣管道中，排氣管道中的氣體也無法回流氣缸內。因此氣缸內的氣體質量保持不變，活塞繼續運動，縮小了氣缸內的容積，使氣體的壓力不斷升高;（4）排出：當氣缸內的壓力高于氣缸排氣腔的壓力時，氣缸內的氣體推開排氣閥。隨著活塞繼續運動，氣缸內的氣體進入排氣管道直至活塞運動至止點為止。

2活塞壓縮機排氣溫度

一般情況下，壓縮機的排氣溫度猶如氣體獲得壓力帶來的副作用，大多不僅無益還必須加以限制。（1）不飽和的烴類氣體，如乙烯、乙炔，當溫度高時便能裂解。以乙炔為例，當存在鐵銹或有其他催化作用的雜質時，其裂解的溫度還會大大降低。（2）腐蝕性氣體溫度高時，腐蝕性增強。如氯氣。（3）壓縮機結構形式對排氣溫度的特殊要求對于往復壓縮機，排氣溫度的特殊要求分兩類：①壓縮機氣缸有油潤滑礦物油是傳統的潤滑劑，當排氣溫度達160～180℃，絕大多數礦物油會在壓縮機排氣閥上及活塞環上產生結焦或積炭現象，若為空氣壓縮機，還會因為其中氧的氧化作用而炭化，使積炭變得更嚴重。礦物油限制溫度的另一個原因是高溫時由粘性降低，潤滑性能惡化。②壓縮機氣缸無油潤滑無油潤滑時，活塞環、填料環等均使用具有自潤滑性能的有機材料，如聚四氟乙烯等。雖然他們允許的工作溫度可達280℃，但實際上，在機器運行中直接摩擦面上的溫度會高于排氣溫度。因此，排氣溫度不宜高于160℃。

3活塞式壓縮機排氣溫度過高的原因分析

（1）排氣閥泄漏或下一級吸氣閥泄漏活塞壓縮機控制進、排氣的氣閥主要由閥座、啟閉元件-閥片、彈簧、升程限制器（也稱閥蓋），以及把他們連接在一起的螺栓等組成，氣閥是壓縮機重要部件之一，氣缸內氣體的吸入和排出是通過氣閥閥片的開閉來實現的，在閥片兩側氣體壓力差的作用下自動開啟，在升程限制器上彈簧力的作用下自動關閉。如排氣閥出現泄漏，在吸入過程中，處于氣缸排氣腔的高溫氣體會通過排氣閥吸入到氣缸中，導致氣缸內吸氣側溫度升高，當壓縮過程中，被吸入氣缸的高溫氣體被再次壓縮，在壓縮機數次工作循環過程中，有一部分氣體被循環多次壓縮，使之溫度累積上升。如下一級吸氣閥出現泄漏，將導致下一級吸氣量減少而導致本級排氣壓力升高，壓比變大，排氣溫度升高。如氣閥墊片密封不良或損壞時，原理同氣閥泄漏，同樣會造成排氣溫度異常升高。在壓力高、缸徑小、活塞桿粗的設備上，如氣閥出現泄漏，嚴重時可能會影響壓縮機的反向角，造成連桿小頭套與十字頭燒研等嚴重的事故及危害，所以氣閥的使用情況應必須給與足夠的重視。（2）壓縮機排氣閥或止回閥阻力增加當壓縮機排氣閥或止回閥閥片或彈簧發生卡滯時，排氣閥或止回閥無法完全開啟，當排氣時，由于排氣通道受限，流速上升，氣閥壓力損失增加，導致缸內排氣壓力升高，壓比增大，排氣溫度升高。（3）活塞環磨損或氣缸壁磨損泄漏量增加。作用在活塞環內圓上的壓力，將環壓向氣缸壁，阻止了氣體沿氣缸壁面的泄漏。如活塞環泄漏、失效，在壓縮過程中，高壓側的高溫氣體泄漏至低壓側，導致氣缸內吸氣側溫度升高，當活塞反向運動時，原吸氣側的氣體被再次壓縮，而高壓側的高溫氣體又再次泄漏至低壓側，在活塞數次工作循環過程中，排氣溫度將會累積上漏。（4）氣缸冷卻效果不佳氣缸通水冷卻其主要目的是使用冷卻水帶走活塞環、支撐環與氣缸壁之間產生的摩擦熱，當氣缸冷卻水流通不暢，摩擦熱將影響缸內的吸、排氣溫度，導致排氣溫度異常升高。（5）進氣壓力過低、進氣溫度過高、排氣壓力過高當進氣壓力過低或排氣壓力過高時，壓比增大，會導致排氣溫度升高。當進氣溫度過高時，排氣溫度亦會升高。壓縮機運轉過程中，有時會因為壓縮機上游或下游其它裝置原因或工藝原因導致壓縮機進氣、排氣的壓力異常，從而導致排氣溫度升高。而當壓縮機上游或級間冷卻器冷卻效果不佳時，會導致壓縮機進氣溫度過高，從而導致壓縮機排氣溫度升高。

4造成的危害級解決措施

壓縮機排氣溫度過高會造成以下影響：（1）壓縮機的效率降低、功耗增加;（2）部分工藝介質會產生積炭;（3）使活塞環、支撐環、閥片等易損件壽命降低。當出現排氣溫度異常升高時，應采取下列措施：（1）觀察氣缸冷卻水回水管線上的水視鏡，或對比氣缸冷卻水進出水溫度，確保氣缸冷卻水暢通;（2）使用測溫槍對氣缸每個吸排氣氣閥腔溫度進行檢查，檢查是否有個別氣閥腔溫度高于正常溫度，以鑒別氣閥是否出現故障。如氣閥出現故障應對氣閥進行拆檢、維修或更換;（3）拆除活塞，檢查活塞環是否存損壞或磨損，如存在問題應及時更換。

參考文獻

[1] 李新才，李正平.潤滑螺桿壓縮機一級排氣溫度高的故障處理[J].中國石油和化工標準與質量，2016（22）.