往復式壓縮機常見故障分析研究

趙聚運 楊 勇

中國石油天然氣第七建設有限公司 山東青島 266300

往復式壓縮機是石油化工企業日常生產中的重要機械設備。雖然其性能比較好，但在具體使用過程中仍然存在一些問題，給企業帶來一定危害和損失。因此，有必要進行往復式壓縮機的常見故障分析及消除措施的研究，以提升往復機的運行性能。

1 往復式壓縮機簡介

往復式壓縮機主要由機身部分、工作部分、傳動部分、輔機部分四大部分組成。其屬于容積式壓縮機，是利用驅動機帶動曲軸做旋轉運動，曲軸通過連桿帶動一個或幾個氣缸內的活塞做往復運動，使缸體容積周期變化；當活塞向氣缸內側運動時，汽缸外側容積增大，進氣閥打開，排氣閥關閉，空氣被吸進來，完成進氣過程；當活塞向氣缸外側運動時，氣缸外側容積減小，出氣閥打開，進氣閥關閉，實現氣體的增壓和輸送，使一定容積的氣體順序地吸入和排出封閉空間，提高靜壓力。

2 往復式壓縮機的特點

2.1 優點

（1）適應范圍廣，不論流量大小，均能達到所需壓力；

圖1 往復式壓縮機結構圖

（2）熱效率高，單位耗電量少；

（3）適應性強，排氣范圍寬廣，不受壓力高低影響；

（4）可維修性強；

（5）設計、生產早，制造技術成熟；

（6）加工方便，對材料要求低，造價低廉；

（7）裝置系統較簡單。

2.2 缺點

（1）運動部件多，結構復雜，檢修工作量大，維修費用高；

（2）轉速受限制，機器大而重；

（3）因活塞環的磨損、氣缸的磨損，會使效率下降；

（4）排氣不連續，容易產生氣流脈動；

（5）運轉時有較大的振動和噪音。

3 常見故障及防治措施

往復式壓縮機的常見故障主要出現在傳動部分和工作部分。傳動部分主要包含曲軸、連桿、十字頭；工作部分主要包含氣缸、活塞、活塞桿、活塞環、氣閥和密封。

3.1 傳動部分

3.1.1 軸瓦失效、溫度高

軸瓦失效、溫度高的故障原因主要是在軸瓦與轉子軸徑之間沒有潤滑油或潤滑油壓力不足，導致沒有形成潤滑油膜或潤滑油膜被破壞。

（1）油路故障：若潤滑油管路上的油路不暢、油溫過高、油壓過低等，軸承供油不清潔，會造成油孔堵塞；油冷卻器效果變壞、進油溫度高、油的黏度下降；供油壓力過低，不能建立正常油膜；潤滑油帶水，破壞油膜，腐蝕軸頸和軸承。這些問題都會引起軸瓦與軸徑的摩擦表面溫度迅速升高，造成軸瓦溫度升高、軸瓦失效。

處理措施：檢查油路系統，確保油路系統暢通；使用設備規定型號的潤滑油，并進行油質化驗，各項油質指標需符合技術標準；檢測油冷卻器、水壓，需暢通無堵塞，壓力達到使用標準。

（2）軸瓦間隙不符合標準：由于產品質量問題或者檢測方法不正確，使軸瓦的實際間隙沒有達到標準值，直接影響潤滑油膜的形成。間隙過小，潤滑油不易進入到軸瓦與軸徑之間的摩擦表面，油量減少，來不及帶走摩擦產生的熱量；若間隙過大，則潤滑油膜的厚度減小，不能把摩擦表面完全隔開，增加了軸瓦的故障產生幾率。

處理措施：采用正確的檢測方法進行測量，主軸瓦可采用壓鉛法測量，連桿大小頭瓦殼采用內徑量表和外徑千分尺配合的方法進行測量，間隙值應符合設備隨機文件中的要求，如不符合要求，則需要進行調整修理或者更換軸瓦。

（3）軸承接觸點不合格：軸瓦的接觸點不合格，特別是在調整曲軸開度的情況下，軸瓦的接觸點會有一定變化，造成軸瓦不能滿足正常承載能力的要求，使油膜難以形成，供油不足將使軸頸和軸瓦發生碰磨甚至直接進入干摩擦狀態，造成軸瓦溫度升高。

處理措施：拆卸檢查軸瓦的接觸點，檢查曲軸開度值，接觸面積及開度值應符合設備文件要求，如不符則應進行調整或者更換軸瓦。

3.1.2 傳動部分有異響、振動大

（1）螺栓松動：在安裝過程中，連桿螺栓、軸承蓋螺栓、十字頭螺母、配重塊等連接處未按規定力矩進行緊固，或者緊固后未做好防松措施。在設備運行一段時間后，會產生螺栓松動或者斷裂等現象，造成傳動部件有異響，嚴重的會造成設備重大事故（圖2）。

圖2 十字頭銷螺栓緊固防松

處理措施：打開檢查各連接部位螺栓，更換破損件，按照設備文件要求的力矩值緊固，并做好防松措施。

（2）間隙值過大：主軸承、連桿大小頭瓦、十字頭滑道間隙過大會影響主軸的運轉精度，造成設備的振動增大。

處理措施：按照設備文件要求值檢測各部配合間隙值，如不符合要求應進行調整及更換。

（3）軸瓦與軸承座接觸不良，無過盈量。在設備運轉過程中，軸瓦會隨著軸徑上下跳動，產生異響，而且振動會越來越大，隨著時間的延長，會產生更大的不良后果。

處理措施：刮研調整軸瓦瓦背與軸承座孔，使之接觸面積符合設備要求；調整過盈量，過盈量一般以0.01～0.03mm 為宜。

（4）曲軸與聯軸器配合松動，軸對中偏差大。出現軸對中超標的問題，會對設備的運轉產生很大影響，如噪音、設備振動加大。同時還會對聯軸器及軸瓦造成一定傷害，各部連接螺栓容易松動、斷裂。

處理措施：按照設備文件要求調整軸對中數據，使之符合要求；按要求進行安裝螺栓、緊固，并做好防松措施。

3.2 工作部分

3.2.1 氣缸溫度高

（1）油路故障：氣缸的注油油路堵塞、油量不足、潤滑油質量低，都會造成氣缸溫度偏高。

處理措施：檢查注油器管路，查看有無泄漏；加注規定標號的潤滑油，指標應符合要求；調整注油器的注油量，應符合設備文件要求。

（2）氣缸冷卻水夾套及管路有雜物，造成堵塞，冷卻水不暢通。冷卻水的通道不通，無法帶走氣缸產生的溫度。

處理措施：檢查冷卻水的流量和壓力，保證流量和壓力能滿足設備冷卻的需要；檢查冷卻水系統有無泄漏；檢查夾套內及管路系統里有無雜物堵塞，清洗疏通冷卻水管路及夾套，保證冷卻水系統的暢通正常。

（3）氣缸與活塞間隙偏小：若間隙偏小，在設備運轉過程中，沒有足夠的膨脹空間，使氣缸與活塞之間的摩擦系數增大，產生的熱量隨之增大。

處理措施：按照設備隨機文件要求調整裝配間隙。

（4）缸內有雜物：在安裝或運行時雜物進入氣缸內，對氣缸的鏡面粗糙度產生破壞，活塞在氣缸內的活動阻力變大，會產生大量的熱量。

處理措施：安裝時清理干凈再封閉缸蓋；設備運行前對工藝管路進行吹掃爆破合格后，方可運轉，防止雜物進入氣缸；檢查入口過濾器必須完好，如氣缸內已進入雜物，必須進行解體清理。

（5）進排氣打循環，無冷態氣體吸入。由于氣閥損壞、操作原因或者進、排氣回流線閥門不嚴，導致進、排氣之間處在循環狀態，沒有足夠的冷態氣體的吸入補充，從而造成氣缸溫度升高的現象。

處理措施：更換氣閥、閥門或進行修理。

3.2.2 活塞桿溫度高、密封泄漏

（1）填料側間隙小：填料側隙小，沒有足夠的活動空間，容易被填料盒抱住，無法進行自由活動，使填料與活塞桿之間的摩擦增大，造成活塞桿溫度升高。隨著摩擦時間的增加，填料密封會出現泄漏。

處理措施：對填料函進行解體，檢查填料與填料盒之間的側間隙，并進行調整，使之符合要求。

（2）有雜物：填料函組裝時未清理干凈，使雜物落入其中，在活塞桿的往復運動中，容易將活塞桿拉毛，增大活塞桿的摩擦力，使活塞桿的溫度上升。

處理措施：拆卸檢查，重新調整裝配。

（3）注油器注油量不足。

處理措施：檢查注油器管路有無泄漏，并根據設備文件要求調整供油量。

（4）冷卻水不通或水量不足。

處理措施：檢查冷卻水路管線，保證暢通無泄漏，冷卻水壓力及流量符合要求。

（5）活塞磨損：活塞環的磨損會導致活塞桿下沉，容易與金屬部件產生異常摩擦。

處理措施：解體檢查活塞，查看活塞環及活塞本體的磨損情況，及時進行檢修和更換。

3.2.3 氣閥溫度高有異響

（1）吸氣閥座墊片及閥片密封不良：閥座接觸不良，墊片及閥片密封不好，造成高溫氣體回流，阻礙低溫氣體的吸入；隨著進、排氣的循環，高溫氣體充滿整個閥腔，使氣閥溫度隨之升高。

處理措施：拆下氣閥，研磨接觸面更換墊片，對氣閥進行嚴密性檢查，不允許出現連續狀的滴漏。如泄漏嚴重，需更換氣閥。

（2）氣閥彈簧失效：要想快速關閉氣閥，需要保證彈簧性能的穩定性。若彈簧高度不一致，彈力不一致，以及彈簧過度疲勞使得彈簧彈力失效，最終會導致閥片無法正常開啟與閉合。甚至會造成彈簧及氣閥的閥片斷裂，閥片與閥片槽之間會有異常摩擦，造成升溫。

處理措施：檢查彈簧的剛性，調整或更換合適的彈簧。

（3）氣缸冷卻不良。

處理措施：檢查氣缸夾套及管道的冷卻水量、溫差，清理疏通流道，保證水路暢通或者加大水量。

（4）氣閥片斷裂：斷裂的閥片會與活塞及氣流之間造成撞擊，產生異響，同時因為閥片的斷裂，高溫氣體回流，氣閥溫度升高。

處理措施：拆下氣閥，取出斷裂的閥片，更換閥片或氣閥。

3.2.4 氣缸內有異響

（1）氣缸余隙小：若余隙不符合要求值，活塞桿受熱膨脹，活塞會與氣缸蓋及中體連接處發生撞擊，產生異響，嚴重時會發生設備事故。

處理措施：根據設備技術要求，調整氣缸余隙，適當加大余隙容積；蓋側可通過增減墊片厚度調整，軸側可通過增減活塞桿長度調整，使之符合要求。

（2）水擊：氣缸潤滑油量過大，或氣體含水量大，會造成水擊。

處理措施：按照設備技術要求，調整注油器的注油量，提高油水分離效率，檢查排油水閥門的暢通情況，定期排油水。

（3）活塞桿螺母松動：活塞桿與活塞體的連接螺母松動，或者活塞桿與十字頭連接螺母松動都會造成氣缸內有異響，并使氣缸余隙產生變化，嚴重時甚至造成撞缸的設備事故。

處理措施：緊固螺母，按照規定力矩進行液壓緊固，并做好防松措施。

4 結語

隨著現代工業的不斷發展，壓縮機在工業生產中的作用越來越大，對整個生產過程乃至企業的整體效益都有一定影響。因此，在安裝使用壓縮機的過程中，全方位地解決壓縮機故障，提升壓縮機的實際生產效率和使用效率，是促進我國石油化工企業可持續發展的有效途徑之一。