往復壓縮機組異響問題分析及處理

中國石油天然氣第七建設有限公司 山東青島 266300

1 引言

在石油化工工藝流程中大型往復壓縮機組應用范圍廣泛，催化重整、加氫等煉油裝置中更是需要大型往復壓縮機組來達到工藝要求。隨著往復壓縮機組機型的增大，機組設計、安裝、維護難度也成倍增加，機組安裝施工中會出現諸多不可預見性難題和故障。

2 機組簡介

華北石化340萬t/a渣油加氫處理裝置的新氫壓縮機組的型號為：4M150-57/21.88-221.99，四列氣缸采用對稱平衡方式布置，機組總質量達260t。新氫往復式壓縮機組為四列四級壓縮，氣缸為水平雙作用，進排氣口按上進、下出布置，每級出口設置獨立安全閥。機組雙層布置，主機在樓上，輔機、水站、油站等位于樓下（冷卻器、分離器等位于廠房外）。活塞桿與十字頭的連接采用液壓緊固方式；曲軸箱地腳螺栓采用盾式結構，為預埋式；壓縮機與電動機直聯，采用剛性聯軸器。

3 機組盤車異響問題分析及處理方案

考慮到壓縮機組安裝周期較長，因施工程序限制潤滑系統無法及時投用等因素，可能導致機組關鍵運轉部位潤滑油流失，遂定期用油壺對十字頭滑道處、大頭瓦等處添加潤滑油。日常盤車過程中發現其中兩臺機組在盤車過程中連續發出刺耳的異響，聲音來自主機內部。受現場施工條件限制，無法準確判斷聲音發出位置，根據其音色初步判斷為金屬摩擦產生。為解決設備異響問題，徹底消除安全隱患，研究決定從壓縮機工作原理、零部件材質、輔助潤滑系統、主機結構設計以及安裝方法等方面逐步分析，徹底排查解決問題。

異響源自盤車時運動部件的運轉過程，分析音色確認聲音為金屬摩擦發出。根據往復式壓縮機結構，首先推測為主軸瓦與曲軸、連桿小頭瓦與十字頭銷等處配合間隙過小，致使配合部件接觸面過大，產生摩擦并發出異響。查看安裝檢查記錄，顯示各部件配合間隙正常，符合設計要求，沒有產生異響的可能。其次，考慮運動部件的運動軌跡和壓縮機本身設計機構特點，推測有以下幾種可能，并有針對性地制定了排查及處理方案。

3.1 刮油環安裝偏差，刮油環與活塞桿刮蹭

3.1.1 異響產生原因

中間接筒刮油環側壓蓋螺栓所緊固的力矩不均勻，導致刮油環安裝后存在傾斜，刮油環傾斜角度過大與活塞桿接觸刮蹭，使活塞桿運動過程中產生異響。

3.1.2 檢查、處理方案

打開中間接筒邊蓋，檢查活塞桿表面是否有摩擦痕跡；拆卸刮油環，檢查刮油環內圈是否存在刮痕。經檢查，活塞桿表面無摩擦痕跡，刮油環內圈亦無磨損痕跡，確認異響并非由活塞桿與刮油環刮蹭產生。

3.2 十字頭與滑道接觸面摩擦力過大

3.2.1 異響產生原因

十字頭滑道與十字頭之間存在金屬固體顆粒，當十字頭在滑道上進行往復運動時，由于十字頭自重以及在連桿的作用力下，摩擦產生異響。

3.2.2 檢查、處理方案

打開曲軸箱滑道端邊蓋，用塞尺復查十字頭與滑道間隙。首先，檢查各列下滑道與十字頭間隙，用0.02mm塞尺檢查無法塞入，由此可判定下滑道與十字頭間無異物。然后，檢查上滑道與十字頭間隙，經檢查，其間隙值與安裝時的間隙值相符，由此可確認異響不是產生于該處。

3.3 活塞往復運動壓縮氣體沖擊閥蓋

3.3.1 異響產生原因

氣缸處進、排氣閥未安裝，且閥蓋處O型密封圈已經拆除，進、排氣緩沖罐的進、出口端裝有盲板，盤車過程中產生的壓縮空氣無法泄壓，達到一定壓力后通過閥蓋處的狹小空隙排出，壓縮空氣帶動閥蓋振動產生異響。

3.3.2 檢查、處理方案

拆除進氣閥蓋頂端卸荷器，使氣缸內部與大氣連通，消除活塞壓縮氣體的條件，盤車檢查是否還有異響產生。經檢查，拆除卸荷器后盤車時異響依然存在，排除壓縮空氣帶動閥蓋振動產生異響的可能。

3.4 曲軸箱邊蓋與曲軸摩擦

3.4.1 異響產生原因

曲軸箱驅動端的邊蓋無定位銷，安裝中上、下邊蓋產生偏移，導致兩邊蓋與曲軸間隙過小，旋轉過程中曲軸與邊蓋產生徑向接觸、摩擦，發出異響。曲軸箱后邊蓋與曲軸裝配結構詳見圖1。

圖1 曲軸箱后邊蓋與曲軸裝配示意圖

3.4.2 檢查、處理方案

拆除曲軸箱驅動端上下邊蓋后，檢查曲軸表面、兩邊蓋是否有摩擦痕跡。經檢查，曲軸與邊蓋徑向方向無摩擦痕跡，確認該處不是異聲產生部位。

3.5 主軸瓦潤滑油流失

3.5.1 異響產生原因

壓縮機曲軸重量達12t。為提高潤滑油潤滑效果，壓縮機生產廠家將主軸瓦處的潤滑油孔設計在主軸瓦下端（詳見圖2），安裝曲軸時主軸瓦處只添加了少量的潤滑油，而較長的安裝周期和特殊的結構設計加速了潤滑油流失，使得曲軸與主軸瓦的接觸面缺少潤滑油（此時潤滑油系統外循環工作還未完成；同時，因為設計結構原因，機油壺無法將潤滑油加至主軸瓦處），因而在盤車過程中曲軸與主軸瓦在缺少潤滑油的情況下摩擦產生異響。

圖2 主軸瓦裝配示意圖

3.5.2 檢查、處理方案

由于潤滑油系統外部循環沖洗工作還在進行中，潤滑油系統中的潤滑油無法通過該位置。研究決定潤滑油系統內循環沖洗工作開始后再進行盤車，以確認是否還存在異響。

壓縮機組潤滑油系統內循環沖洗工作開始后，對發出異響的兩臺壓縮機組進行了盤車操作，壓縮機平穩運轉5min，無任何異響產生。結果表明，異響是由于壓縮機組主軸瓦下瓦與曲軸接觸面缺少潤滑油，導致摩擦阻力增大所致。經研究發現，該壓縮機組主軸瓦處潤滑油系統采用了新型結構設計，將潤滑油孔位置由上軸瓦處移到下軸瓦底部，優化了機組運行過程中主軸瓦處的潤滑效果。但潤滑油孔處于低端的設計在一定程度上加速了潤滑油的流失，該種設計要求定期運行潤滑油系統，確保主軸瓦處有足夠的潤滑油。

4 結束語

新氫壓縮機異響問題處理的過程是對往復式壓縮機工作原理、零部件材質、輔助潤滑系統、主機機構設計，以及安裝方法深入研究的過程。通過闡述壓縮機組異響問題的分析和處理過程，明確了往復式壓縮機安裝過程中的關鍵點以及注意事項，對壓縮機安裝方法的完善及結構設計的優化具有一定借鑒意義。