天然氣往復式壓縮機曲軸磨損原因分析及預防

王 佳，葉慶凡

（陜西省天然氣股份有限公司，陜西西安 710061）

0 引言

RDS 系列氣體壓縮機是一種對稱平衡型往復式壓縮機。它的傳動系統采用曲柄滑塊機構，由驅動機帶動曲軸旋轉，通過連桿將曲軸的旋轉運動轉化為十字頭在滑道內的往復式直線運動，實現氣體的吸入、壓縮、排出等過程。曲軸是往復式壓縮機的重要部件，壓縮機運行過程中，曲軸承受著活塞及自身周期性運轉的載荷，沖擊力大，受力不均。曲軸的平衡及潤滑非常重要，當設計不合理或潤滑不足時，輕則造成軸瓦磨損，曲軸損傷，重則造成重大機械事故。對靖西管道RDS 系列壓縮機曲軸磨損原因進行分析，并提出了運行管理改進建議。

1 故障現象及維修處理

2018 年1 月，壓縮機運行時振動高報警停機，初步檢查未發現異常情況，再次啟動后，發現油壓低且機體伴有異響，緊急停機后進行拆解檢查，發現壓縮機3#、4#缸連桿瓦磨損（圖1），導致曲軸軸頸拉傷（圖2），測量曲軸軸頸磨損約0.57 mm（標準磨損量0.025 mm），壓縮機無法運行，需維修處理。

分別對壓縮機曲軸、連桿、十字頭、活塞、油冷器、主油泵、進排氣閥、潤滑油系統等進行拆卸、檢查及安裝，更換曲軸、連桿瓦、主軸瓦、活塞桿填料、活塞環等配件，并對潤滑油、油濾芯及相關的密封件進行了更換，試車后恢復正常。

2 原因分析

2.1 操作原因分析

壓縮機振動高報警停機后，運行人員對壓縮機外部進行檢查后，在未未查清振動原因的情況下啟機運行，導致連桿瓦及曲軸軸頸磨損，設備故障停機操作人員檢查不到位盲目啟機是導致曲軸軸頸磨損主要原因之一。

2.2 潤滑情況分析

2.2.1 潤滑油壓力及溫度

檢查壓縮機油壓歷史數據發現，1 月21 日之前壓縮機油壓為0.4 MPa，1 月22 日機組運行期間油壓下降為0.38 MPa 左右（標準值為0.35～0.42 MPa），1 月29 日，油壓從0.37 MPa 降至0.23 MPa，油壓低是造成連桿瓦磨損、導致曲軸軸頸損傷的另一個主要原因。

該壓縮機技術服務手冊規定選用潤滑油型號為CD-10W/40或CC-10W/30，油溫標準范圍為54～74 ℃，壓縮機運行潤滑油溫度為65～66 ℃，與歷史數據對比有所升高（升高約7～8 ℃），油溫較高會降低潤滑效率，是間接原因。

2.2.2 潤滑油乳化及雜質

對潤滑系統檢查發現油濾器底部有防凍液，排查發現油冷器密封圈老化使防凍液滲入潤滑油系統，導致潤滑油乳化、潤滑作用降低。同時在清洗油濾器時發現油濾器出口管線內壁彎頭有金屬焊渣顆粒物，若顆粒物脫落隨潤滑油路進入主軸承座油道、曲軸油道、連桿瓦及曲軸連桿軸頸等處，會導致連桿瓦及曲軸軸頸拉傷磨損。潤滑油乳化及雜質是導致曲軸軸頸損傷的第三個主要原因。

2.3 連桿瓦間隙分析

經查閱維護保養資料，2017 年5 月對壓縮機進行了8000 h維護保養，3#、4#缸連桿與曲軸頸間隙測量為0.24 mm（服務手冊標準值0.13～0.20 mm）。壓縮機廠家服務手冊更新，新手冊連桿與曲軸頸的間隙標準為0.18～0.28 mm，廠家技術人員建議，連桿瓦可以繼續使用，但是新標準是否符合此機型有待論證，不排除間隙過大是導致連桿瓦磨損、曲軸軸頸損傷的直接原因。

2.4 連桿瓦質量及安裝分析

圖1 軸瓦磨損

圖2 曲軸頸磨損

該壓縮機組于2006 年投入使用，間斷運行，現累計運行約17 000 h，期間未進行連桿瓦更換。對比同期同類壓縮機累計運行時間約20 000 h，運行均正常，連桿瓦并未出現磨損等現象，且該機組與其他機組非同一批次安裝使用，不排除連桿瓦質量及安裝問題是導致曲軸軸頸損傷的主要原因。

2.5 設備功能不完善

（1）壓縮機低油壓報警參數設置不合理：正常運行油壓為0.35～0.42 MPa，報警值為0.22 MPa，停機值為0.21 MPa；機組振動停機前，檢查運行參數的歷史趨勢，潤滑油壓力從0.35 MPa 下降至0.23 MPa 約20 min，報警功能未動作。依據壓縮機停機規范及API 618—2007 的規定，低報警停機值的設定為運行值的90%，低報警值可以更接近運行值。因此，壓縮機組報警參數設置不合理是導致壓縮機曲軸磨損加劇的間接原因。

（2）壓縮機振動報警為振動開關，無振動量檢測及振動高報警提示，值班人員無法對壓縮機振動進行在線監控分析，不能及時發現振動異常變化。因此，壓縮機組振動檢測裝置落后也是導致壓縮機曲軸磨損加劇的間接原因。

3 建議及預防措施

（1）重視壓縮機運行過程管理，要加強對相關運行過程參數的分析對比，特別是對振動參數，進排氣壓力、潤滑油溫度及壓力、冷卻水溫度及壓力、壓縮機缸溫、振動等參數變化要形成動態對比分析圖，便于發現問題。

（2）鑒于壓縮機投產時間長，但實際運行時間短的情況，調整壓縮機主軸瓦、連桿瓦解體檢查周期，由每運行8000 h 調整到每年例行檢查，并及時對間隙達到臨界或時間較長的的軸瓦進行更換。

（3）針對同類型壓縮機配置的油冷器進行更換和升級，并增加啟機前對壓縮機油冷器低點排污口放油檢測項目，定期對油品進行檢測，預防潤滑油污染乳化造成潤滑不到位的問題。

（4）嚴格進行壓縮機潤滑油取樣分析檢測，通過分析檢測結果判斷連桿瓦及曲軸軸頸磨損情況，適時開展壓縮機大修工作。

（5）針對同類項壓縮機自動檢測功能進行升級改造。一是對壓縮機振動監測系統進行升級改造，將原振動開關改為振動傳感器；二是增加壓縮機軸瓦溫度檢測，并把檢測數據上傳控制中心，在控制系統中完善數據分析提示功能。

（6）壓縮機投產時要嚴格按規范對油管路進行徹底清洗，防止管道焊接殘留雜質等進入潤滑有系統。在潤滑油、濾芯更換時也要防止帶入雜質，對設備造成損傷。

（7）針對此類型壓縮機軸瓦間隙普遍偏高，新安裝的連桿瓦間隙已接近標準的臨界值（標準值0.18～0.25 mm），實測數據1#間隙0.23 mm、2#間隙0.22 mm、3#間隙0.25 mm、4#間隙0.20 mm。建議廠家進行相應的改進：一是增加軸瓦厚度，彌補間隙偏差；二是調整曲軸軸徑尺寸，修正間隙偏差。

4 結束語

綜上所述，本次天然氣壓縮機曲軸磨損是多方面因素綜合在一起所導致的。通過分析，發現并改進了壓縮機運行和管理的不足，希望能對同類壓縮機運行管理提供經驗借鑒。