往復式壓縮機氣缸活塞環磨損檢修與預防措施

高仁鵬，李海林，吳長春，趙鵬，張洪建

(1.中國石油獨山子石化公司煉油廠加氫聯合車間；2.中國石油獨山子石化公司煉油廠經營管理處，新疆 獨山子833699)

獨山子石化公司煉油廠加氫聯合車間300萬直餾柴油加氫裝置自2009年開工以來，往復式壓縮機K101B已經間斷運行7年多時間，運行狀況自2011年9月份裝置停工檢修后一直不穩定。經常在機組運行72小時左右的時候，由于新氫一級出口壓力低，就被迫切換機組，給裝置的安穩長運行帶來隱患。本文通過分析，總結出新氫一級出口壓力低的主要原因是壓縮機活塞的設計問題，并相應采取了有效措施，消除了隱患。

1 新氫/循環氫壓縮機概況

本裝置壓縮機為德國諾曼埃索公司生產的對稱平衡型往復式壓縮機，型號為2+1SVL320。壓縮機共有四個氣缸，分別為兩個新氫缸，兩個循環氫缸，新氫為兩級壓縮，循環氫為一級壓縮。壓縮機正常運行時新氫一級出口壓力為4．7MPa，二級入口壓力4．65MPa，新氫二級入口壓力設計報警值為4．25MPa，聯鎖值為4．141MPa（表1為壓縮機運行主要參數）。

2 新氫/循環氫壓縮機故障經過與現象

2011年9月裝置停工大檢修時，檢查發現300萬新氫/循環氫壓縮機循環南缸外側活塞環斷裂，其他缸活塞環棱角處有輕微坑蝕，活塞環及導向環均未磨損，所以只對活塞環、氣封進行了更換。9月26日開機，9月28日二級缸缸內有聲音，現場判斷為活塞環缺油摩擦造成，調大注油量后聲音消除，但儀表顯示一級出口、二級入口超壓，現場監測一、二級進排氣閥溫度正常，拆檢進排氣閥均正常，判斷活塞環磨損。表2為壓縮機新氫二級氣缸故障情況。

表1 壓縮機運行主要參數

針對活塞環磨損的情況，對二級缸缸套進行打磨后運行未出現故障，因此判斷故障為缸套粗糙度超標引起一級出口、二級入口超壓。至此二級氣缸活塞環導向環磨損、吹蝕的問題得到了有效的解決。

2011年10月24日壓縮機開機運行至10月27日一級出口壓力低，對一級缸拆檢發現活塞環支撐環磨損故障現象與二級缸一樣，在經過3次檢修后仍未解決問題。表3為壓縮機新氫一級氣缸故障情況，圖1為支撐環吹蝕的痕跡，圖2為活塞環吹蝕的痕跡。

圖1 支撐環吹蝕的痕跡

圖2 活塞環吹蝕的痕跡

2012年2月13日～17日對壓縮機一二級氣缸缸套進行了更換，開機運行狀況良好，在正常運行28天后一級缸排氣壓力下降至4．52MPa，對壓縮機進行了拆檢；缸體內部有少量活塞環磨損的粉末，水線暢通，活塞桿直線度跳動正常，活塞環支撐環都有吹蝕痕跡，表面粗糙度及圓度、圓柱度符合標準。2012年3月31日、4月10日，由于一級缸排氣壓力下降，兩次對該機進行檢修，拆檢發現故障現象相同，均為活塞環磨損、活塞環、支撐環吹蝕現象。

表2 壓縮機新氫二級氣缸故障情況

表3 壓縮機新氫一級氣缸故障情況

2014年開機后該故障再次頻繁出現，測量活塞環徑向磨損（0．5～1．2）mm，支撐環徑向磨損（0．3～0．4）mm，缸套粗糙度為 Ra（0．9～1．6）μm。期間檢修時對活塞桿超級螺母緊固螺栓預緊力由160Nm提高到180Nm，也進行了3天的空負荷磨合，對活塞桿和支撐環也換過諾曼埃索、沈陽遠大、賀爾碧格、溫州中大等各個廠家的產品，對材質也進行過升級，但效果不佳，活塞環及支撐環仍有不同程度的氣體吹蝕痕跡。

2015年5月大修期間，更換該壓縮機了原廠(諾曼埃索）一級缸套以及一級活塞組件，并于6月24日啟用該機組，運行約3個半月后，該機組再次出現一級出口壓力低的情況。2015年10月13日、2015年12月26日、2016年3月2日幾次檢修后開機，活塞環及支撐環仍有不同程度的氣體吹蝕痕跡。

3 壓縮機一級氣缸壓力低原因分析及解決方法

3.1 氣缸內壓力分析

經過與壓縮廠家討論分析，對該裝置2臺機組進行了氣缸內壓力監測分析，從K101A機組一、二級的監測曲線圖3和K101B機組一、二級的監測曲線圖4，可以看出除了2臺機組的余隙腔的壓力變化較大以外，其余各測點曲線無異常偏差，可以排除氣缸內壓力不穩的情況。

圖3 K101A機組一、二級的壓力監測曲線

圖4 K101B機組一、二級的壓力監測曲線

3.2 活塞桿震動

壓縮機的每個曲拐都安裝了活塞桿下沉傳感器，用來長期監測活塞桿垂直方向的下沉趨勢。從K101A機組一、二級的監測曲線圖5和K101B機組一、二級的監測曲線圖6，可以看雖然2臺機組的測量電壓差值較大，但對于機組本身的曲線變化相對有規則，可以排除活塞桿問題。

圖5 K101A機組一、二級的震動監測曲線

圖6 K101B機組一、二級的震動監測曲線

3.3 潤滑油粘度和注油量

該機組一共有8個注油點，每一級氣缸上有一點，考慮潤滑不充分可能導致一級缸的磨損，車間將一級氣缸備用注油點投用，圖7的3號點，注油量控制每分鐘8～12滴，經過摸索發現注油量不是導致磨損的因素。

3.4 解決方法

通過以上幾方面的原因排查，2016年10月14日K-101B新氫一級活塞桿和活塞組件全部更換為沈陽遠大壓縮機股份公司生產的配件，15日K-101B空負荷試運磨合4小時運行正常后停機備用，10月17日K-101B按計劃開機負荷試運至10月27日停機，10月28日檢查K-101B新氫一級缸頭比較干凈，10月29日K-101B再次開機運行至今。目前K-101B新氫一級缸注油量每分支控制在13～15秒/分鐘，新氫一級缸有間斷氣流聲響。圖8為改造前的活塞組件，圖9為改造后的活塞組件。

圖7 注油點對應關系

圖8 改造前的活塞組件

圖9 改造前的活塞組件

運行參數對比。300萬直柴加氫裝置壓縮機K-101B運行參數見表4，從數據表中可以看出：壓縮機K-101B在新氫一級入口溫度19℃條件下，采用沈陽遠大的活塞組件后新氫一級壓比值約為1．92左右，比采用原廠的活塞組件要低0．02左右（原廠約1．94）。到目前為止機組累計運行6個月未出現異常情況。

表4 運行參數

4 結語

通過此次改造，機組特護運行了6個月，未出現前期出現的磨損情況，達到了關鍵機組6月進行切換的要求，但原廠壓縮機本身的缺陷需要廠家進一步分析原因。機組的平穩運行是一個裝置能安全、平穩、長周期運行的一個前提，直餾柴油加氫裝置中往復式壓縮機的運行更是關鍵中的關鍵，它不但為反應系統提供新鮮的氫氣，還為反應系統的循環提供了動力。一旦壓縮機出現問題，不但面臨裝置循環，更會嚴重威脅到設備和人員的安全，這就要求我們基層車間的管理人員和操作人員，在日常的巡檢當中要更加細心的檢查壓縮機的運行情況，各個參數出現異常變化要及時分析原因，并在最短的時間將問題消滅在萌芽狀態。這樣才可以保證裝置安全、平穩、長周期運行。

參考文獻：

[1] NEAC Compressor Service，2016,（8）．

[2] JB/T7240-2005，一般用往復活塞壓縮機主要零部件技術條件[J]．