甲乙酮廠富氣壓縮機軸瓦損壞原因分析

魏紅軍

（浙江新和成股份有限公司，浙江紹興 312369）

0 引言

往復式壓縮由于其工作壓力高、適合工作區域大的特點，在化工行業的氣體輸送方面得到了廣泛應用，但往復式壓縮機也存在易損件多、故障率較高等缺陷。兩臺富氣壓縮機（K1201A/B）是浙江新和成股份有限公司于2015 年甲乙酮廠新建異構化裝置安裝的往復式壓縮機，壓縮機型號4M16-136.3/0.2-6，流量136.3 m3/min，進口壓力0.02 MPa，排氣壓力0.6 MPa，電機功率800 kW，是公司功率最大的往復式壓縮機。該壓縮機采用四缸兩級壓縮，每級各兩個缸，輸送介質為輕烴和液化氣。

1 故障情況

受裝置負荷的制約，該壓縮機從2015 年12 月開機運行以來，一直50%負荷運行。作為一臺重要機組，要求每天對壓縮機各部位的振動、溫度，進出口溫度、壓力以及潤滑油壓力和溫度進行監測，直至2020 年5 月裝置停工檢修，連續運行了5 個多月，各項監測數據未發現異常。為保證機組下個階段穩定運行，也為了解機組各部位的磨損情況，停工期間按照檢修規程對機組進行大修，解體檢查中發現以下問題：

（1）4 根連桿大頭瓦表面的巴氏合金層都出現了不同程度的剝離和脫落。

（2）曲軸箱潤滑油中有大量的巴氏合金碎片，軸瓦巴氏合金層脫落（圖1）。

（3）4 組填料磨損嚴重，填料函與刮油環連接體內表面附有大量的填料粉末。

圖1 軸瓦巴氏合金層脫落

往復式壓縮機主要部件有曲軸、連桿、填料和活塞組件，其中連桿作為往復式壓縮機曲軸和活塞體之間的連接件，它將曲軸的回轉運動轉化為活塞的往復運動，并將動力傳遞給活塞對氣體做功，連桿在工作時承受拉壓交變載荷，是往復式壓縮機的一個重要部件。

2 原因分析

2.1 連桿大頭瓦表面巴氏合金剝脫原因分析

（1）軸承徑向間隙過小或接觸不均勻，造成軸瓦表面出現高溫或干磨的情況，造成表面巴氏合金層磨損、剝離。

（2）軸承潤滑不良造成造成軸瓦表面出現高溫或干磨的情況，造成表面巴氏合金層磨損、剝離。

（3）軸承過載或受到很大的軸向沖擊，造成軸承表面巴氏合金剝落。

（4）軸承巴士合金層與襯底金屬結合不牢，即軸瓦加工存在質量問題。

（5）死點間隙調整不合理或介質中含液過多，造成撞缸或存在“液擊”情況。

2.2 檢查設備安裝尺寸

在壓縮機解檢過程中，首先對壓縮機原安裝尺寸進行測量檢查，結果見表1。測量結果顯示，該壓縮機連桿、十字頭、活塞桿原始安裝尺寸都在壓縮機技術要求范圍內。檢查瓦表面與曲軸頸的接觸情況，由于大頭瓦采用的是薄壁瓦，再加上表面巴氏合金脫落嚴重，因此無法檢查接觸面積，但觀察舊瓦表面磨痕未發現偏磨現象；仔細觀察大頭瓦表面破損和剝離情況，發現破碎的合金層呈小碎塊狀，表面沒有明顯的磨痕，軸瓦也沒有高溫變色痕跡，或高溫造成的潤滑油變質物附在瓦表面（圖2），因此，基本排除了安裝或潤滑原因造成軸承損壞。檢查大頭瓦連接螺栓的伸長，符合該連接螺栓設計的扭矩要求。

表1 壓縮機原安裝尺寸 mm

圖2 瓦表面破損和剝離情況

2.3 工藝操作檢查

調取半個月以來壓縮機各級缸進、排氣壓力和溫度，壓縮機潤滑油的壓力和溫度，都在正常操作范圍內，未發現異常；由于該裝置在冬季開工，機組負荷一直控制在50%負荷，不存在超載運行問題。

在機組運行過程中，潤滑油壓力一直為0.22～0.25 MPa，運行期間潤滑油系統過濾網壓差一直在0.05 MPa 左右，符合機組潤滑油控制指標要求。

排除了設備安裝和潤滑油方面的原因，同時排除了操作方面的原因，初步判斷造成瓦損壞的原因為加工質量問題或瓦表面頻繁受到較大的軸向沖擊力。

2.4 其他檢查

針對軸瓦質量問題，仔細檢查每個軸瓦的破損處，未發現巴氏合金與襯底結合處存在夾雜或氣孔痕跡，同時對未剝離部位的巴氏合金進行破壞性清理，發現巴氏合金層與襯底結合牢固，因此，排除軸瓦質量的問題造成巴氏合金脫落的可能。

仔細觀察軸瓦底面，發現瓦底巴氏合金表面呈深灰色，金屬表面擠壓變形明顯，明顯受到很大的軸向力撞擊變形（圖3）。

圖3 軸瓦底面金屬表面擠壓變形

在對壓縮機一、二級缸填料進行解體檢查中發現，填料內表面磨損并不嚴重，但填料正常磨損磨下來的粉末，卻在每組填料的軸向間隙中結成塊狀（圖4），分析是液體進入填料造成的，而對填料冷卻水夾套檢查中未發現泄漏痕跡。

圖4 填料檢查情況

通過和工藝人員交流了解到，該壓縮機輸送的介質為液化氣，但還有一定量的輕烴，輕烴在低溫下容易液化，結合該機組是在12 月開工時，機組進口曾排出大量液態介質，因此可以基本確定，輸送介質含液造成活塞桿在運動過程中給連桿傳遞了很大的軸向沖擊力。

3 結論

綜上分析可基本判定：造成壓縮機大頭瓦巴士合金層剝落的原因是壓縮機輸送介質帶液，造成壓縮機活塞存在“液擊”現象，由于液體的不可壓縮性，產生很大的軸向力作用到活塞組件上，并由十字頭傳給連桿，造成連桿大頭瓦表面巴氏合金層與襯底脫離，巴氏合金層隨即破裂。