天然氣壓縮機(jī)十字頭磨損原因分析及解決對(duì)策

李云杰 馮定

摘要：研究了往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)在涪陵頁巖氣開采工區(qū)產(chǎn)生十字頭拉傷故障的原因，闡明十字頭磨損產(chǎn)生的原因及解決對(duì)策， 為用戶和壓縮機(jī)生產(chǎn)商分析、解決十字頭磨損問題提供參考。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī);十字頭磨損;解決對(duì)策

1 問題提出

涪陵頁巖氣田是中國首個(gè)大型頁巖氣田，截至2018年10月6日，涪陵頁巖氣田累計(jì)生產(chǎn)頁巖氣達(dá)200億立方米。某國產(chǎn)天然氣壓縮機(jī)生產(chǎn)商以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，良好的售后維保服務(wù)，打動(dòng)涪陵頁巖氣開采公司，2018年該生產(chǎn)商為用戶提供了40余臺(tái)天然氣壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)天然氣增產(chǎn)8000余萬方。但是在2018年12月連續(xù)發(fā)生了四起十字頭磨損故障，壓縮機(jī)生產(chǎn)商高度重視此問題，迅速派經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)團(tuán)隊(duì)到現(xiàn)場解決問題。往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)產(chǎn)生十字頭磨損的原因紛雜，各界人士意見不一。本文從5個(gè)方面剖析產(chǎn)生十字頭磨損的原因，并提出了相應(yīng)的解決對(duì)策，可為用戶、生產(chǎn)商在分析、解決十字頭磨損問題時(shí)提供參考。

2 十字頭磨損原因分析

天然氣壓縮機(jī)的十字頭與中體滑道構(gòu)成滑動(dòng)軸承，潤滑油充當(dāng)中間介質(zhì)將十字頭與滑道分隔開。本次壓縮機(jī)出現(xiàn)十字頭磨損主要是由于十字頭與滑道間的油膜被破壞所造成的，往復(fù)壓縮機(jī)的十字頭與滑道之間不能形成良好的油膜，就會(huì)出現(xiàn)干摩擦，造成十字頭磨損故障。輕則造成十字頭局部表面的巴氏合金層過熱、變色，重則會(huì)使巴氏合合金層磨損進(jìn)而造成十字頭拉傷、變形，引發(fā)嚴(yán)重事故。引起十字頭磨損的原因是多方面的，現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用表明，以下幾方面是造成十字頭磨損的主要原因。

2.1十字頭本身質(zhì)量原因

由于十字頭本身質(zhì)量問題造成磨損的因素主要有2個(gè)方面：（1）形位誤差造成十字頭和滑道之間的間隙不符合要求;（2）巴氏合金厚度不達(dá)標(biāo)，在制造廠內(nèi)進(jìn)行主機(jī)跑合或空載試驗(yàn)時(shí)設(shè)備正常，當(dāng)在現(xiàn)場加載運(yùn)行或正常運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)生十字頭磨損。

2.2 清潔度方面的原因

天然氣壓縮機(jī)主機(jī)組裝環(huán)境要求密閉、恒溫、清潔，但目前國內(nèi)大多數(shù)天然氣壓縮機(jī)主機(jī)組裝廠房還沒有達(dá)到完全密閉、恒溫、清潔的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此清潔度很難得到保證。為了解決這一問題，該壓縮機(jī)生產(chǎn)商采取在主機(jī)跑合之前先由主油泵泵油90分鐘，用以沖洗清潔主機(jī)內(nèi)部各處油道及間隙，這種做法經(jīng)過數(shù)十年的驗(yàn)證，證明確實(shí)起到一定作用。

2.3 潤滑方面的原因

⑴分配塊給各注油點(diǎn)供油時(shí)，部分管路堵塞或阻力過大，會(huì)造成堵塞（阻力大）一路供油不足，甚至缺油，造成十字頭磨損。⑵主油泵選型不合適，供油壓力小，潤滑油難以供到指定潤滑位置，造成十字頭與滑道干摩擦;或者油泵故障，沒能及時(shí)停機(jī)，形成十字頭磨損。⑶機(jī)油管路發(fā)生泄漏，油路系統(tǒng)壓力下降，潤滑油難以供到指定潤滑位置，造成十字頭磨損。⑷潤滑油型號(hào)不合適，粘度低難以形成油膜。⑸潤滑油不干凈，有塵埃或其他異物進(jìn)入壓縮機(jī)，會(huì)破壞壓縮機(jī)潤滑，造成壓縮機(jī)十字頭磨損。

2.4 機(jī)體振動(dòng)

機(jī)體振動(dòng)達(dá)到一定幅度，會(huì)破壞十字頭和滑道間形成穩(wěn)定的液體摩擦，十字頭往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)和滑道局部接觸產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致十字頭巴氏合金層減薄，出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。由振動(dòng)造成的十字頭磨損，其合金層減薄的位置都位于與下滑道接觸的部分。

2.5 加工組裝原因

⑴中體加工不合格，滑道與中體定位止口同軸度超差，造成十字頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡不統(tǒng)一，引發(fā)十字頭磨損。⑵滑道表面粗糙度加工不合格，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求值，引發(fā)十字頭磨損。⑶主機(jī)安裝時(shí)活塞桿跳動(dòng)檢測不合格，造成十字頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡不統(tǒng)一，引發(fā)十字頭磨損。

3 解決對(duì)策

⑴故障發(fā)生后，生產(chǎn)商立即對(duì)同批次采購回廠剩余十字頭和故障機(jī)組拆解下來的中體使用三坐標(biāo)機(jī)床逐一進(jìn)行復(fù)檢，沒有發(fā)現(xiàn)十字頭存在形位公差超差，中體滑道同軸度、表面粗糙度超差情況。

⑵為驗(yàn)證十字頭巴氏合金厚度是否達(dá)標(biāo)，生產(chǎn)商又對(duì)同批次十字頭合金層厚度進(jìn)行檢測，證明該批次十字頭合金層厚度滿足技術(shù)要求。

⑶生產(chǎn)商查閱內(nèi)部質(zhì)量資料，證實(shí)在此事件之前，未曾發(fā)生因?yàn)榍鍧嵍取⒂推沸吞?hào)不足造成十字頭磨損的故障。

⑷在設(shè)計(jì)潤滑油路時(shí)，由分配式注油器出來的每一油路應(yīng)裝有壓力傳感器，向控制系統(tǒng)反饋該油路的壓力情況。同時(shí)優(yōu)化管路布置，降低供油阻力，確保每個(gè)注油點(diǎn)正常供油。

⑸在進(jìn)行機(jī)組安裝時(shí)，應(yīng)檢查中體、氣缸支撐墊片是否墊實(shí)，降低中體、氣缸振動(dòng)幅度，確保十字頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡統(tǒng)一。

4 案例

2018年12月，壓縮機(jī)生產(chǎn)商服務(wù)人員連夜趕到涪陵頁巖氣現(xiàn)場進(jìn)行維修。根據(jù)整改方案立即實(shí)施：⑴在注油分配塊上增加2處取油孔，用油管分別直通十字頭磨損位置，保證十字頭供油正常;⑵將原有中體、氣缸支撐脫開，重新調(diào)整墊片，控制支撐反彈量在合理范圍值內(nèi)，保證十字頭、活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡一致性。整改措施實(shí)施后，機(jī)組供油正常運(yùn)行良好，重新測量中體、氣缸振動(dòng)值均在0.2mm/s內(nèi)。

5 結(jié)論

本文研究了往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)產(chǎn)生十字頭磨損故障的5個(gè)方面原因，詳細(xì)闡述十字頭磨損故障產(chǎn)生及解決對(duì)策。筆者認(rèn)為，在保證零部質(zhì)量的條件下，引起此次十字頭磨損的主要因素是潤滑油供油不足和中體、氣缸支撐未能打?qū)崳斐墒诸^與中體滑道形成干摩擦，進(jìn)而造成十字頭拉傷。

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