4M40-345/25型焦爐氣壓縮機常見故障分析與維修對策

苗付杰

（盛隆化工有限公司，滕州 277519）

1 研究背景

盛隆化工有限公司10萬t/a甲醇生產裝置所使用的3臺焦爐氣壓縮機為大型往復活塞壓縮機，型號為4M40-345/25，型式為四列對稱平衡型，特點是各列氣缸水平布置并對稱分布在曲軸兩側。由于往復活塞式壓縮機內部各運動部件在曲柄連桿機構的帶動下承受高溫、高壓、高速摩擦以及各種交變沖擊負荷，各運動部件容易出現損傷，軸瓦容易燒損，導致壓縮機設備故障率較高、設備維修量大。如果對焦爐氣壓縮機疏于維護或維修不當，不僅會造成經常停車檢修，甚至會引發重大設備事故。焦爐氣壓縮機是甲醇生產裝置的主要設備，其能否長周期安全穩定運行是甲醇裝置穩產高產的關鍵因素。因此，掌握焦爐氣壓縮機的常見故障發生規律和對應維修措施，并對其故障進行提前預判和防范，顯得尤為重要。

圖1

2 4M40-345/25焦爐氣壓縮機常見故障分析及維修對策

由于4M40-345/25型焦爐氣壓縮機內部各運動部件在曲柄連桿機構的帶動下承受高溫、高壓、高速摩擦以及各種交變沖擊負荷，導致故障多發生在主機中的氣閥、曲軸、軸瓦、連桿、十字頭、氣缸、活塞、填料等部位。

2.1 氣閥故障分析與維修對策

經統計發現，氣閥故障占往復活塞式壓縮機故障總數的60%，必須引起高度重視。氣閥發生故障后，會使壓縮機吸氣量減少。嚴重時，氣閥碎片被吸入氣缸，損壞缸體，造成重大事故。因此，操作人員和維修人員發現氣閥有故障時，必須及時處理。

氣閥常見故障：氣閥的閥片和彈簧損壞、氣閥漏氣。

故障分析：閥片損壞的主要原因有疲勞斷裂、閥片材料缺陷、介質腐蝕、閥片磨損。

（1）疲勞斷裂：由于閥片承受住頻繁的沖擊載荷和彎曲交變載荷，閥片容易產生疲勞造成徑向斷裂。

（2）閥片材料缺陷：閥片材料夾渣、夾層、裂紋等缺陷會引起閥片應力集中，在交變載荷作用下，成為疲勞破壞的根源。

（3）介質腐蝕：焦爐煤氣中的H2S等硫化物與冷凝水形成硫酸和亞硫酸，具有腐蝕性。

（4）閥片磨損：閥片與導向塊工作面之間頻繁摩擦易造成磨損。

氣閥彈簧損壞的主要原因：疲勞破壞、介質腐蝕、材料缺陷、磨損。

（1）疲勞破壞：彈簧從閥片全閉到全啟，其載荷由預壓縮力變化到最大壓縮力，承受交變循環載荷，引起疲勞破壞。

（2）焦爐煤氣對彈簧表面有腐蝕作用，會使彈簧產生凹坑、麻點，引起應力集中，加速彈簧疲勞破壞。

（3）彈簧的材質不符合要求，在加工、熱處理時有缺陷也會造成彈簧在工作過程中發生破壞。（4）彈簧在壓縮過程中容易與孔壁產生摩擦造成磨損。氣閥漏氣的主要原因：閥片變形、破裂；潤滑油在高溫下變成碳渣卡在密封面；閥座和閥片嚴重磨損。

維修對策：壓縮機因故障停機或按計劃停機檢修時要對氣閥進行拆檢維修，對損壞的零件進行更換，維修、研磨閥座等主要零件。

拆卸氣閥時應對稱地卸螺栓，不要把螺帽一下子全卸掉。用桿狀工具把氣閥蓋撬開一些，檢查確認缸內沒有氣體壓力后，方可將全部螺帽卸下，以免造成飛蓋傷人事故。取出氣閥后，檢查其損壞部位和情況，并對損壞的部件進行更換。安裝氣閥時，切勿忘記放墊片。墊片要大小合適，否則不易保證氣密性。裝入氣閥后，在安裝氣閥蓋時應對稱擰緊螺帽，防止一邊過緊造成漏氣。

2.2 曲軸故障分析與維修對策

曲軸常見故障有曲軸頸磨損失圓和曲軸產生裂紋或折斷。

曲軸頸磨損后失圓的故障分析：連桿大頭瓦和曲軸間隙過大；曲軸瓦間隙偏小，或各道曲軸瓦不在一條中心線上；連桿活塞或曲軸平衡鐵及飛輪不平衡，引起附加慣性力和慣性力矩，使機組振動。

維修對策：軸頸磨損后的修復可采用熱噴涂工藝處理。

曲軸產生裂紋或折斷的故障分析：曲軸瓦和連桿瓦間隙過大或瓦的巴氏合金脫落，因此沖擊，載荷加大；曲軸長期工作或超溫超壓使用，產生疲勞損壞；曲軸軸承間隙小或潤滑不良引起軸瓦巴氏合金熔化，使曲軸發生變形。

維修對策：對于發生輕微磨損的曲軸可以采取簡易的修復方法，先用細目銼刀把曲拐處磨出的凸臺銼平，然后用砂布反復打磨，直到表面光潔。曲軸磨損嚴重可采用強化鍍鐵法進行修復。

2.3 軸瓦故障分析與維修對策

軸瓦常見故障有燒瓦、巴氏合金磨損脫落。

故障分析：一般在軸瓦和曲軸軸頸之間因沒有潤滑油或潤滑油不足而沒有形成潤滑油膜的情況下會發生燒瓦。曲軸軸頸和軸瓦的摩擦表面無油膜隔離時，會頻繁地直接接觸，導致巴氏合金微粒從軸瓦表面脫落。

維修對策：連桿大頭瓦為鋼背錫銻軸承合金薄壁瓦，當其功能下降時，無需刮研，只宜更換。為得到較好的潤滑條件，薄壁瓦的潤滑油壓要保持在2～3kg/cm2，以確保主軸正常運轉。

2.4 連桿故障分析與維修對策

連桿常見故障有連桿螺栓出現裂紋、連桿螺栓產生過大的殘余變形。

故障分析：在工作情況下，連桿螺栓主要受到交變載荷的作用。連桿螺栓在交變拉應力的作用下容易產生疲勞裂紋。如果連桿螺栓的預緊力不足，會導致連桿兩瓦之間存在間隙，易產生疲勞斷裂。

維修對策：在停車檢修期間用磁粉或超聲波檢查連桿螺栓是否出現裂紋。若發現存在裂紋，應及時更換新的連桿螺栓。沒有發現裂紋的，也要測量連桿螺栓是否產生過大的殘余變形。如果發現連桿螺栓的殘余變形大于2/1000時必須更換。

裝配連桿螺栓時應預緊。連桿螺栓用液壓拉伸器聯接，油泵油壓為70MPa，預緊力為500kN。

2.5 十字頭故障分析與維修對策

十字頭常見故障有跑偏和橫移，十字頭銷過熱和異響。

故障分析：在一般情況下，十字頭在機身滑道內的位置應該居中，并與整個機身滑道的中心線重合，否則就會產生十字頭在滑道內歪斜跑偏或橫移跑偏的現象。如果油管堵塞造成潤滑不良，會導致十字頭銷過熱損壞。十字頭銷與瓦襯套之間應有一定的徑向間隙，間隙過小，將造成燒瓦；間隙過大，會發出敲擊聲。十字頭銷與小瓦襯套之間應有一定的軸向間隙，否則將會產生過熱和敲擊聲。

維修對策：十字頭銷中心線應與連桿中心線互相垂直，如不垂直，會使十字頭跑偏。機身、中體、氣缸、十字頭滑道應以鋼絲線找正定中心。用內徑千分尺檢測十字頭在滑道內的位置是否正確以及滑道間隙是否合適。接上連桿后，進行慢動盤車。十字頭與滑道的接觸面不應翹起產生間隙。若存在對角間隙，就表面十字頭可能跑偏，應及時查明原因并調整十字頭。

為防止十字頭銷過熱，必須仔細清理潤滑油管，并要檢查十字頭本身的油孔與銷軸上的油孔是否完全對準，不能錯開。

為避免出現異響，裝配十字頭銷與瓦襯套時要保證有一定的徑向間隙和軸向間隙，間隙值不能過大或過小。

2.6 氣缸故障分析與維修對策

氣缸常見故障有過熱、撞擊聲、異常振動。

故障分析：造成氣缸過熱的原因主要有冷卻水供應不足、氣缸潤滑油不足、出口氣閥漏氣返回氣缸；氣缸發出撞擊聲的原因主要有活塞或活塞環磨損，吸、排氣閥斷裂或閥蓋頂絲松動；氣缸發生異常振動的原因主要有填料和活塞環異常磨損、支承不良、管線振動。

維修對策：如果氣缸過熱，應適當加大冷卻水和潤滑油的供應量。如果出口氣閥卡住、斷裂造成出口氣閥漏氣返回氣缸，應及時更換新氣閥。

若氣缸出現撞擊聲，應檢查活塞和活塞環，根據磨損情況進行處理或更換。吸、排氣閥斷裂或閥蓋頂絲松動的，應進行修復或更換。

氣缸發生異常振動時應檢查填料和活塞環，發現存在異常磨損應進行更換。支承不良和管線振動時應加強支承。

2.7 活塞故障分析與維修對策

活塞常見故障有活塞桿過熱、活塞卡住或咬住。

故障分析：造成活塞桿過熱的原因主要有填料環的抱緊彈簧過緊，摩擦力大；活塞桿與填料盒有偏斜，造成相互有局部摩擦。

活塞卡住或咬住的主要原因有潤滑油質量低劣或供油中斷；冷卻水供應不充分或在氣缸過熱之后進行強烈地冷卻，引起氣缸急劇收縮導致活塞咬住。

維修對策：活塞桿過熱時應根據具體原因進行調整。填料環的抱緊彈簧過緊時應調整彈簧。若活塞桿與填料盒發生偏斜，應及時進行調整。

活塞卡住或咬住時應檢查潤滑油質量和供油情況，若是潤滑油質量問題，應選擇合適的潤滑油；如果供油不良或中斷，應保證良好的供油潤滑。冷卻水供應不充分時應增加冷卻水供應量。禁止對過熱的氣缸進行強烈地冷卻。

2.8 填料故障分析與維修對策

填料常見故障主要有填料漏氣過多，填料發生異常磨損、燒傷。

故障分析：造成填料漏氣過多的原因主要有活塞桿表面有劃傷、填料盒相互研合不良；填料發生異常磨損、燒傷的主要原因有填料軸向間隙過小、活塞桿與填料函裝配時產生偏斜。

維修對策：填料漏氣過多時應仔細檢查活塞桿表面有無劃傷，發現有劃傷時要對活塞桿進行精磨或更換。若是因為填料盒相互研合不良造成漏氣，應重新進行磨合。

若填料發生異常磨損、燒傷時，應檢查填料軸向間隙是否過小。如果填料軸向間隙過小，應按標準軸向間隙規定數值進行組裝。活塞桿與填料函若產生偏斜，必須重新準確裝配。

3 結語

檢維修技術在設備維修中起著舉足輕重的作用。因此，加強檢維修質量管理，掌握焦爐氣壓縮機常見故障的形成原因，并根據故障規律針對性地做好壓縮機的維護保養，就能有效降低故障發生率，實現壓縮機組安全、平穩、長周期運行。在日常設備管理中，加強焦爐氣壓縮機的點巡檢，對機組運轉過程中的任何異常情況都要引起重視，認真分析原因，并及時采取有效措施防止故障擴大。加強氣閥等易損件的全壽命周期管理，儲備數量應科學合理，為企業降低成本，提高企業的經濟效益。實行設備動態管理，變被動維修為主動預防維修，根據設備的狀態變化開展維修活動。這樣，能夠對事故進行提前預防，避免突發設備事故的發生，能有效減少壓縮機組非計劃停機時間，對保持壓縮機組安全、長周期運行將起到非常重要的作用。