淺談壓縮機常見故障及分析

張毅

【摘要】往復式壓縮機具有高壓力、低噪音、效率高等優點在油（氣）田及長輸管道氣體工業中得到廣泛的應用。但是往復式壓縮機在使用過程中常會發生故障，造成設備無法正常運行，不僅影響了企業的安全生產，也給企業帶來一定的經濟損失。本文主要分析研究往復式壓縮機常見故障的原因，對提高生產效率，節約生產成本，提高無故障運行時間有著積極意義。

【關鍵詞】往復式壓縮機

故障

原因分析

一、行業發展基本概況

天然氣工藝用壓縮機主要有2種形式，即往復式壓縮機和透平式壓縮機。透平式壓縮機以其噪音低、易損件少即長時間無故障運行有保障、單機排氣量大、更適應于單系列的工藝流程等特點，在西方工業國家的壓縮機行業中一枝獨秀，但其具有制造、安裝精度高、熱效率相對較低、排氣壓力一般在15MPa左右、對氣質要求高、維修難度高、一次投資大等特點。往復式壓縮機在有平面尺寸較大、單機排氣量相對較小、易損件多即無故障運行時間相對較短等缺點的同時，具有高壓力、低噪音、效率高、可靠性高相氣量調節時排氣壓力基本不變等優點而在國內天然氣工業仍得到廣泛的應用。

二、壓縮機的工作原理

活塞在氣缸內的來回運動與氣閥相應的開閉動作相配合，使缸內氣體依次實現膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程，如此不斷循環，將低壓氣體升壓而源源輸出。基本結構組成：（1）傳動機構：曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪或聯軸器;（2）工作機構：氣缸組件、活塞、氣閥和填料組件;（3）機身。

此外，三個輔助系統：潤滑系統，冷卻系統及安全和調節系統。

往復式壓縮機發生故障的部位基本上是由下列三部分組成：（1）傳遞動力部分一曲軸、連桿、十字頭、活塞銷、活塞等零部件的故障;（2）氣體的進出及其密封部分氣缸、進氣和排氣閥門、彈簧、閥片、活塞環、填料函及排氣量調節裝置等部分的故障;（3）輔助部分包括水、氣、油三路的各種冷卻器、緩沖器、分離器、油泵、安全閥及各種管路系統方面的故障。

三、常見故障分析

從反映故障狀態的監測參數（征兆參數）上可分為兩大類：一類故障征兆表現在機器的熱力參數變化上，如機器的排氣量變化，吸、排氣壓力變化，各部分溫度變化以及油路、水路故障所表現出來的熱力參數變化;另一類故障征兆表現在在機器的動力性能參數變化上，如壓縮機主要零部件的缺陷、磨損、損壞和斷裂故障所表現出來的機器振動和不正常聲音，還有各種原因引發的管道振動。

1.壓縮機排氣量降低的原因很多，大部分屬于氣流通道受阻，內、外泄漏，余隙過大、轉速降低等方面的問題。

2.溫度不正常包括壓縮機吸、排氣溫度過高，氣缸、軸承、活塞桿、機體等各部件過熱。前者屬于介質在壓縮過程中的狀態不正常產生氣體溫度過高，帶來氣缸、閥門積炭、磨耗和零部件變形、損壞。后者發生過熱的原因是摩擦發熱過大，或者摩擦副潤滑、冷卻狀態惡化。

3.往復式壓縮機由于存在旋轉慣性力、往復慣性力及力矩，將會引起機器和基礎的振動。除了這種機械運動引起的振動之外，往復式壓縮機由于間歇性吸氣和排氣，氣流的壓力脈動還會引起管路振動。如果氣流脈動頻率恰好與氣柱或管道自振頻率相同，就會產生管道共振，這種共振將帶來嚴重的后果，不僅引起壓縮機和基礎、管道各連接部分松動，嚴重時甚至會振裂管道。

4.壓縮機油路包括油泵、注油器以及油路系統中的過濾器、冷卻器、管路壓力表等部分。故障主要表現在油壓偏低、偏高、油溫過高，油量不足，局部潤滑不良，注油不正常等方面。油路系統的故障會引發機器摩擦、發熱、燒損、咬死等一系列問題，必須查明原因，及時處理。

5.氣閥工作狀態的好壞是壓縮機技術發展的核心問題之一，往復式壓縮機有60%以上的故障發生在氣閥上。氣閥一旦發生故障，馬上影響壓縮機的產氣量，降低效率，浪費能源。閥件破損后碎塊落人氣缸，引起氣缸拉毛，活塞和活塞環損壞，帶來更為嚴重的問題。氣閥故障，主要是閥片、彈簧破損，氣閥密封性差，閥片的開啟時間和高度不對以及安裝中產生的問題。

6.往復式壓縮機的活塞桿斷裂事故也較常見，據報道約占重大事故的25%左右，對于使用比較普遍的對稱平衡型壓縮機，活塞桿斷裂的事故率達到51.5%。活塞桿斷裂，不僅損壞活塞和氣缸，而且還由于其他零部件的連鎖性破壞，使易燃、易爆或有毒氣體向外泄漏，帶來人員傷亡、生產裝置毀壞等一系列嚴重事故，因此在操作中必須予以足夠重視。活塞桿發生斷裂的地方多數是在活塞連接處與十字頭連接處。

7.曲軸是壓縮機中傳遞動力的重要運動件。由于承受較大的交變載荷和摩擦磨損，所以對疲勞強度和耐磨性要求較高。曲軸一旦斷裂，將使曲軸箱、連桿、十字頭或活塞等發生一系列連鎖性破壞。曲軸多數發生拐臂處斷裂，曲軸斷裂的原因如下：（1）壓縮機地基與電動機基礎發生不均勻沉降，使聯軸器嚴重不對中附加載荷，曲軸承受巨大的附加載荷;（2）壓縮機超載或在緊急停機時產生的劇烈沖擊;（3）安裝不正確或工作中氣缸軸線發生變化，與曲軸軸線不垂直，使曲軸承受附加彎矩。

8.活塞發生卡住、咬住或撞裂的原因：（1）潤滑油質量低劣，注油器供油中斷，發生干摩擦，因摩擦發熱，阻力增大被卡住、咬住;（2）氣缸冷卻水供應不足或氣缸過熱狀態下突然通冷卻水強烈冷卻，使氣缸急劇收縮，（抱缸），把活塞咬住;（3）氣缸帶液（例如，制冷壓縮機吸人蒸發器中的液體造成“沖缸”;壓縮機吸人氣體太潮濕，氣體被壓縮后有水分析出，發生氣缸“水擊），可撞裂活塞，甚至擊破氣缸;（4）氣缸與活塞間隙太小;（5）氣缸內掉人活塞螺母、氣閥碎片等堅硬物，活塞撞擊時碎裂;（6）活塞材質不良、鑄件質量低劣，強度達不到要求。

四、結束語

往復式天然氣壓縮機組的結構復雜，零部件多，機構之間聯系緊密，某一部分發生故障，往往會引起整臺設備的癱瘓，導致整個裝置停工，造成很大的經濟損失，甚至危害人身安全。因此，需要不斷提高機械設備的可靠性、可用性、可維修性、經濟性與安全性，以提升系統效率和降低能耗，確保生產安全、平穩運行。