壓縮機(jī)十字頭的改進(jìn)探究

謝文麗

摘 要：文章分析了整體式天然氣壓縮機(jī)十字頭故障的原因，提出了針對(duì)性的改進(jìn)措施，確保了機(jī)組的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)；十字頭；改進(jìn)

1 壓縮機(jī)十字頭簡(jiǎn)介

十字頭主要由鑄鋼材料制成，上下的滑履采用了碳鋼材料，且承壓表面掛有軸承合金。壓縮機(jī)十字頭銷(xiāo)具備直形銷(xiāo)與錐形銷(xiāo)兩種 類(lèi)型，且均安裝于十字頭銷(xiāo)孔中，以便輸送潤(rùn)滑油。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，十字頭屬于往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)活塞桿以及擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)連桿間的構(gòu)件，具備導(dǎo)向作用，且連桿分為開(kāi)式與閉式兩種結(jié)構(gòu)。在開(kāi)式結(jié)構(gòu)中，連桿小頭在十字頭體外，十字頭兩側(cè)為叉形連桿，且連桿質(zhì)量較大，制造流程較為復(fù)雜，因此開(kāi)式結(jié)構(gòu)連桿僅適用于少數(shù)立式以及V型壓縮機(jī)中。閉式結(jié)構(gòu)的連桿放在十字頭體內(nèi)，十字頭銷(xiāo)將其與十字頭有效連接，其加工環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單，因此得到了廣泛使用。

根據(jù)活塞桿與十字頭連接形式的不同，十字頭可以分為法蘭連接、螺紋連接、連接器連接以及鍥連接四種類(lèi)型。其中螺紋連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般采用雙螺母并緊方式預(yù)防松懈，但在每次檢查后需要調(diào)整氣缸與活塞的余隙容積。法蘭連接與連接器連接的結(jié)構(gòu)可靠，且便于調(diào)整，使十字頭可免受螺紋中線(xiàn)與活塞桿中心線(xiàn)偏差影響，但其結(jié)構(gòu)笨重，因此多使用于大型壓縮機(jī)方面。鍥型結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，可以將鍥作為整個(gè)系統(tǒng)的安全銷(xiāo)，但這種連接模式無(wú)法調(diào)整氣缸中的余隙容積，因此經(jīng)常被使用于小型壓縮機(jī)方面。

2 天然氣壓縮機(jī)簡(jiǎn)介

動(dòng)力部分、壓縮部分、儀表控制部分以及空冷氣總成等均屬于天然氣壓縮機(jī)的組成部分，其中一級(jí)壓縮設(shè)備為機(jī)組，運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)配備的進(jìn)口動(dòng)力缸系統(tǒng)會(huì)隨之輔助運(yùn)行，具備雙缸作用，且兩個(gè)壓縮缸運(yùn)行時(shí)會(huì)保持6度夾角。在天然氣增壓處理工作中，機(jī)組占據(jù)十分重要的位置，未檢查出故障時(shí)，機(jī)組已經(jīng)正常運(yùn)行了約5萬(wàn)小時(shí)。同時(shí)，工作時(shí)，機(jī)組內(nèi)進(jìn)氣溫度會(huì)保持在35攝氏度左右，壓力保持在1.3MPa至1.4MPa，排氣壓力范圍為4.5MPa至4.8MPa。運(yùn)行期間，工作人員發(fā)現(xiàn)機(jī)組發(fā)出異常聲響，之后開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)檢查，三分鐘后，異常聲音突然變大，并伴隨出現(xiàn)敲擊聲響。之后工作人員立即停機(jī)檢查機(jī)組，發(fā)現(xiàn)其存在振動(dòng)故障問(wèn)題。

3 十字頭故障排查

在停機(jī)檢查后，工作人員發(fā)現(xiàn)機(jī)組動(dòng)力缸十字頭部位發(fā)生破裂，甚至出現(xiàn)頭銷(xiāo)退出問(wèn)題。之后繼續(xù)檢查，發(fā)現(xiàn)十字頭存在明顯的磨損問(wèn)題，且高溫也導(dǎo)致巴氏合金被燒熔。

現(xiàn)場(chǎng)檢查中，工作人員進(jìn)一步拆卸，發(fā)現(xiàn)機(jī)身存在燒熔的巴氏合金，動(dòng)力連接桿處的潤(rùn)滑油也開(kāi)始燒焦，并出現(xiàn)裂痕。但動(dòng)力缸曲軸并未發(fā)現(xiàn)明顯的磨損與損壞問(wèn)題，機(jī)身部件也未出現(xiàn)磨痕，但動(dòng)力缸十字頭銷(xiāo)部位出現(xiàn)明顯磨痕。

4 故障檢查原因分析

十字頭部位出現(xiàn)故障，其原因可能為以下幾個(gè)方面。一是滑道與十字頭巴氏合金存在接觸不良問(wèn)題，以致十字頭因較大的摩擦力而被嚴(yán)重磨損；二是潤(rùn)滑油中混入雜質(zhì)，導(dǎo)致潤(rùn)滑不良；三是十字頭與滑道之間的間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，存在較為嚴(yán)重的振動(dòng)問(wèn)題，磨損十分嚴(yán)重；四是十字頭連接處與活塞桿之間存在應(yīng)力，運(yùn)行過(guò)程中極易出現(xiàn)接觸不良問(wèn)題。

（1）檢查瓦面與滑道接觸面。

工作人員檢查后發(fā)現(xiàn)，瓦面劃痕較為明顯，為了確保滿(mǎn)足既定的安裝標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)人員通過(guò)打磨處理劃痕，有效解決了滑道與瓦面接觸不良問(wèn)題。

（2）檢查潤(rùn)滑油。

工作人員檢查濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)油質(zhì)較為干凈，不存在任何雜質(zhì)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)十字頭表面也未發(fā)現(xiàn)鑲嵌的顆粒。為了確定是否存在泄漏問(wèn)題，工作人員對(duì)油路換熱器進(jìn)行試壓，排除了潤(rùn)滑油影響因素。

（3）檢查十字頭與滑道間隙。

壓縮機(jī)故障十字頭加工面直徑為540毫米，其與滑道允許間隙值為0.14至0.42毫米。在滑道中安裝十字頭，測(cè)量其與滑道間隙值，實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，間隙值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，十字頭與滑道之間的間隙并未超出標(biāo)準(zhǔn)值。

（4）檢查十字頭與活塞桿連接。

檢查十字頭與活塞桿，發(fā)現(xiàn)兩者共同連接于一個(gè)圓柱形的凹洞中，活塞桿可以通過(guò)鍵槽插入，且可以利用圓形墊鐵調(diào)整活塞之間的間隙。為了避免活塞與活塞桿發(fā)生圓周運(yùn)動(dòng)，工作人員為機(jī)組安裝了鍵槽配合鍵，且確保活塞桿、圓柱形凹洞以及十字頭等水平重合，這樣便可以利用圓柱形凹洞檢查滑道巴氏合金面與十字頭之間的中心體。

檢查時(shí)委托制造廠(chǎng)家加工直徑為130毫米的圓柱體，為了確保其與圓柱形凹洞進(jìn)行有效配合，工作人員還加工了找正支架，并將其作為百分表表?xiàng)U。之后安裝表?xiàng)U與假軸，并確保豎放十字頭，在十字頭瓦三個(gè)部位分別安裝三塊百分表，確保每塊表可以均勻測(cè)量巴氏合金瓦的三個(gè)點(diǎn)。之后調(diào)整十字頭與滑履之間的墊鐵，保證兩個(gè)合金瓦面與十字頭水平中心距離一致。在每個(gè)瓦面中選擇九個(gè)點(diǎn)，具體見(jiàn)下下圖。之后開(kāi)始測(cè)量十字頭瓦面的跳動(dòng)值，發(fā)現(xiàn)A、D、G的跳動(dòng)值要遠(yuǎn)大于其他跳動(dòng)值，由此判定，十字頭摩擦受損的位置為A、D、G三點(diǎn)。因此，十字頭發(fā)生故障的原因子礙于十字頭滑履瓦面與其水平中心及活塞桿的中心發(fā)生偏離問(wèn)題，導(dǎo)致十字頭出現(xiàn)滑動(dòng)摩擦，產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致滑道溫度升高。

5 故障改進(jìn)措施

由上分析可知，滑履瓦面與十字頭及活塞桿中心偏差屬于十字頭故障的主要原因，但由于十字頭與滑道間隙符合標(biāo)準(zhǔn)，且檢查后發(fā)現(xiàn)十字頭受傷瓦面不存在裂紋、起鼓等問(wèn)題，可以斷定，研磨刮削處理十字頭瓦面與滑道后可以繼續(xù)使用。對(duì)于滑道面的A、D、G三點(diǎn)應(yīng)使用假軸進(jìn)行處理，并著色檢查滑履瓦面的B、E、H、C、F、I等位置，確保滑道與滑履瓦面的接觸面積大于75%。之后在檢查九個(gè)點(diǎn)的偏差，并將其調(diào)整至0.05毫米內(nèi)。工作人員維修過(guò)程中存在較多的刮削行為，裝入滑道中的十字頭與滑道之間的間隙超出了0.05毫米，未在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。對(duì)此，技術(shù)人員將厚度為0.1毫米的墊鐵增墊至十字頭上、下滑履調(diào)整墊鐵處，確保滑道與滑履瓦面的上間隙保持在0.3毫米左右。同時(shí)還更換了動(dòng)力缸的連桿銅套，并進(jìn)行了重新檢查。處理安裝十字頭后，壓縮機(jī)運(yùn)行正常。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)壓縮機(jī)十字頭故障進(jìn)行改進(jìn)處理后，再次試車(chē)中故障消失，滑道溫度也保持穩(wěn)定，振動(dòng)現(xiàn)象減輕，在72小時(shí)氮?dú)?00%負(fù)荷試車(chē)過(guò)程中，機(jī)組也順利通過(guò)。這表明，在解決十字頭瓦面與滑道、活塞桿中心線(xiàn)平行度問(wèn)題方面，企業(yè)采取了正確有效的措施，使機(jī)組可以保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉亞勇.往復(fù)式壓縮機(jī)十字頭及其活塞環(huán)故障分析與處理[J].化工管理，2015（09）.