C-2001壓縮機(jī)故障原因分析及改造

陳翔， 陳孝輝

（1.中石化北京化工研究院，北京 100013；2.中石化北京燕山分公司，北京 102500）

0 引言

由于C-2001壓縮機(jī)的壓縮介質(zhì)為火炬氣，其成分復(fù)雜，而且含有液體及其它雜質(zhì)。雖然在該機(jī)組的一、二段吸入前均配置了過濾和分離設(shè)備，但每次對機(jī)組檢修均發(fā)現(xiàn)各吸、排氣閥流道及活塞體表面等有大量的黑色附著物。一方面對氣閥開啟、關(guān)閉的及時性及密封性造成很大的影響，同時雜物聚結(jié)在導(dǎo)向環(huán)的預(yù)留間隙里，影響其熱脹量，加劇了磨損，導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)行周期短，經(jīng)常出現(xiàn)氣閥損壞和活塞導(dǎo)向環(huán)磨損的故障現(xiàn)象。

1 C-2001 壓縮機(jī)故障原因及分析［1－6］

1.1 C-2001壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

C-2001壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)型式為V型，為了提高吸入氣體的質(zhì)量，在一、二段吸入之前均設(shè)置了過濾分離罐。其主軸承、大小頭瓦及十字頭的潤滑依靠壓縮機(jī)主軸自帶的一個擺線齒輪泵增壓循環(huán)完成。氣缸采用了全無油潤滑、水冷方式，具有環(huán)保、節(jié)油等優(yōu)點(diǎn)，同時氣缸的V型分布及無油潤滑方式?jīng)Q定了氣缸內(nèi)運(yùn)行工況的苛刻性。一方面，氣缸的V型布置，使得導(dǎo)向環(huán)承受了活塞的很大部分重力，要求活塞導(dǎo)向環(huán)要具有很好的耐磨性；其次，由于氣缸采用了無油潤滑，要求活塞導(dǎo)向環(huán)具有良好的自潤滑性。C-2001的一、二段活塞導(dǎo)向環(huán)的材質(zhì)為填充聚四氟乙烯（PTFE），它是在純的PTFE里加入40%的青銅粉、20%的玻璃纖維、10%石墨，經(jīng)壓制、燒結(jié)而成，使其具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、自潤滑性和耐磨性。

1.2 C-2001壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期統(tǒng)計(jì)

從圖1中不難看出，除2008北京奧運(yùn)會的特殊原因外，一般C-2001壓縮機(jī)每年都檢修2～3次，運(yùn)轉(zhuǎn)周期一般在90 d左右。該機(jī)組的頻繁檢修，不但大大浪費(fèi)了檢修費(fèi)用，同時也無法滿足該機(jī)組“長、穩(wěn)、優(yōu)”運(yùn)行的要求，對裝置的環(huán)保、節(jié)能帶來了很大的隱患。

圖1 C-2001壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期統(tǒng)計(jì)表

1.3 故障原因及分析

1）吸、排氣閥工作故障。從每次拆檢中，都能發(fā)現(xiàn)在氣閥處附著大量黑色固體物，由此分析可能是由于火炬氣中含有大量的懸浮雜質(zhì)所導(dǎo)致，雖然該機(jī)組在一、二段的吸入前都設(shè)置分離、過濾裝置，但效果一直不好，其雜質(zhì)的進(jìn)入造成了各氣閥流道的堵塞，影響氣閥的密封性和閥簧的彈性，從而縮短氣閥使用壽命，影響機(jī)組的長周期運(yùn)行。

2）活塞導(dǎo)向環(huán)磨損嚴(yán)重。C-2001壓縮機(jī)將導(dǎo)向環(huán)分別設(shè)置在活塞上、下部分，其結(jié)構(gòu)均采用整體套裝結(jié)構(gòu)，無切口。從該機(jī)組檢修的拆檢過程來看，經(jīng)過90 d左右的運(yùn)轉(zhuǎn)，活塞導(dǎo)向環(huán)便出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的磨損。說明導(dǎo)向環(huán)高出活塞體的有效高度偏小，由于運(yùn)轉(zhuǎn)過程中缸套的磨損，缸套的直徑已超出原始直徑，使得導(dǎo)向環(huán)與缸套徑向間隙已遠(yuǎn)大于原始裝配間隙。

從C-2001壓縮機(jī)的故障現(xiàn)象及原因分析看出，壓縮介質(zhì)火炬氣的質(zhì)量和導(dǎo)向環(huán)的磨損是造成該機(jī)組運(yùn)行周期短、頻繁進(jìn)行檢修的主要原因，提高機(jī)組壓縮介質(zhì)的質(zhì)量和延長導(dǎo)向環(huán)的使用壽命是保證機(jī)組正常運(yùn)行的有效措施。

2 C-2001壓縮機(jī)的改造

1）C-2001機(jī)組的一、二段吸入前所設(shè)置的過濾器均為在1個立式儲罐內(nèi)放置1卷簡易絲網(wǎng)并加以固定，如圖2、圖3所示，過濾效果一直不理想。實(shí)測過濾罐的吸入口、排出口位置得到，過濾網(wǎng)支撐點(diǎn)處與吸入口上沿之間還有100 mm的間距，與排出口之間的距離為230 mm，單卷過濾網(wǎng)的高度為160 mm，所以將過濾網(wǎng)支撐點(diǎn)下降100 mm至吸入口處后，吸入口、排出口之間具備安裝兩組過濾網(wǎng)的空間。在不影響機(jī)組有效吸入壓力的情況下，多增加了一組過濾網(wǎng)，進(jìn)一步提高火炬氣的質(zhì)量，在實(shí)際運(yùn)行中有效地延長了機(jī)組的運(yùn)行周期。

2）將火炬機(jī)目前的簡易型式的過濾器更換為油浴式過濾器，將火炬氣從切線方向引入過濾器，火炬氣高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下分離出液滴及其它雜質(zhì)，從而進(jìn)一步提高火炬氣的質(zhì)量。

圖2 C-2001一、二段過濾絲網(wǎng)圖

圖3 C-2001分離、過濾罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3）導(dǎo)向環(huán)組分的調(diào)整。該機(jī)組一、二段缸導(dǎo)向環(huán)均以填充聚四氟乙烯（PTFE）為基體，加入一定比例的青銅粉、玻璃纖維、石墨，經(jīng)壓制、燒結(jié)而成。為了使其具有更好的機(jī)械強(qiáng)度及自潤滑性和耐磨性，可以在滿足熱膨脹量的情況下，結(jié)合填充聚四氟乙烯不同組分時性能變化，同時為了在保證導(dǎo)向環(huán)各項(xiàng)力學(xué)性能和耐磨性，將該機(jī)組一、二段導(dǎo)向環(huán)的青銅粉含量由之前的40%增加到60%。在改造后的運(yùn)行中，效果顯著。

3 改造成果

該機(jī)組在改造前一年至少檢修2～3次，改造后每年進(jìn)行一次大修即可。進(jìn)行一次大修所需費(fèi)用包括：1）備件消耗費(fèi)8.5萬元；2）人工費(fèi)4.5萬元，共計(jì)8.5+4.5=13.0萬元。每次檢修少回收燃料氣費(fèi)用（通常該機(jī)組回收燃料氣1.2 t/h，一次大修時間為5 d，燃料氣單價為3 000元/t）3 000×24×5×1.2=432 000=43.2萬元，改造時多增加了1組過濾網(wǎng)，其價格為0.2萬元，則該機(jī)組一年少檢修一次共可節(jié)約費(fèi)用及創(chuàng)造效益共計(jì)為13.0+43.2-0.2=56.0萬元。

C-2001壓縮機(jī)自2011年1月改造后運(yùn)行至2012年9月，沒有出現(xiàn)之前故障現(xiàn)象，對機(jī)組的運(yùn)行狀況監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)參數(shù)都優(yōu)于改造前。大大延長了機(jī)組運(yùn)行周期，在裝置的節(jié)能減排等方面產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

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