制氫裝置解析氣壓縮機(jī)故障分析及處理

宋守信，路宛儒，劉榮余，劉光偉

（浙江省舟山市浙江石油化工有限公司，浙江舟山 316000）

0 引言

制氫裝置解析氣壓縮機(jī)，作為裝置的關(guān)鍵設(shè)備，主要是將制氫裝置PSA 單元的低壓尾氣不再排向火炬系統(tǒng)，而是經(jīng)過(guò)解析氣壓縮機(jī)打壓，送往燃料氣管網(wǎng)供相關(guān)裝置使用，這一舉措，將使制氫車(chē)間約5000 m3/h 的解析氣充分回收利用，節(jié)約生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境，增加經(jīng)濟(jì)效益，是運(yùn)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)，清潔生產(chǎn)、全新發(fā)展戰(zhàn)略措施之一。

該機(jī)自投用以來(lái)出現(xiàn)兩次一級(jí)連桿大頭瓦燒損的較大故障，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。通過(guò)深入分析認(rèn)為均是由于大頭瓦潤(rùn)滑不良造成。在采取更換一級(jí)連桿大頭瓦、一級(jí)十字頭小頭瓦油封、曲軸，以及清理油系統(tǒng)等技術(shù)措施后，徹底解決了該壓縮機(jī)的故障。自改造后，該壓縮機(jī)一直平穩(wěn)運(yùn)行，保證了制氫裝置的安穩(wěn)長(zhǎng)運(yùn)行，取得了良好的效益。

1 概況

制氫裝置解析氣壓縮機(jī)，為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，對(duì)稱(chēng)平衡型、壓力循環(huán)潤(rùn)滑，一/二級(jí)缸徑分別為860/580 mm，軸功率為420 kW。

2 故障現(xiàn)象和分析、處理

2.1 第一次故障

曲軸箱有較大雜音，振動(dòng)大，水平振動(dòng)為6.5 mm/s。曲軸主軸承溫度持續(xù)上漲，分別上漲到58 ℃和52.5 ℃，在2 h 內(nèi)漲幅達(dá)11 ℃（正常值47 ℃），接近65 ℃的報(bào)警值。精過(guò)濾器壓差持續(xù)上升。潤(rùn)滑油溫度也有所上升。經(jīng)過(guò)分析判斷，壓縮機(jī)曲軸箱內(nèi)部出現(xiàn)異常，情況緊急，決定當(dāng)即切換停機(jī)。

2.1.1 初步檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

對(duì)壓縮機(jī)曲軸箱解體，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油中含有大量的金屬碎屑，最長(zhǎng)碎屑長(zhǎng)40 mm；一級(jí)活塞的連桿大頭瓦燒損，軸承合金脫落嚴(yán)重（圖1）；一級(jí)曲軸頸磨出凸凹不平的溝槽，直徑減小了0.1 mm；一級(jí)側(cè)的主軸承上瓦出現(xiàn)裂紋（圖2）。

圖1 連桿大頭瓦燒損

圖2 主軸承上瓦裂紋

2.1.2 初步檢查相關(guān)連接件緊固情況

檢查主軸承蓋螺栓、十字頭滑板緊固螺釘、連桿螺栓、機(jī)身上蓋板與機(jī)身連接螺栓、機(jī)身與接筒連接螺栓、十字頭銷(xiāo)定位螺釘、活塞桿與十字頭液壓連接、一、二級(jí)活塞桿螺母等處均連接牢固。

2.1.3 初步檢測(cè)相關(guān)部位配合間隙

檢測(cè)主軸承徑向間隙、定位軸承軸向間隙、連桿大頭瓦徑向間隙、連桿小頭瓦徑向間隙、十字頭滑履與滑道徑向間隙、活塞體與氣缸徑向間隙、活塞止點(diǎn)間隙等均符合機(jī)組要求。

2.1.4 初步檢查有關(guān)零配件

檢查氣缸、活塞、氣閥、十字頭滑道、二級(jí)連桿大小頭瓦和主軸承等處未發(fā)現(xiàn)異常。檢查一級(jí)側(cè)的主軸承上瓦的裂紋，是原鑄造缺陷，與此次故障無(wú)關(guān)。

2.1.5 初步檢查機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)

檢查油泵、管線(xiàn)、油壓、油品等均正常，粗過(guò)濾器中有大量金屬碎屑。

2.1.6 初步分析故障原因

（1）由于壓縮機(jī)一級(jí)連桿大頭瓦燒損，造成曲軸主軸承溫度快速持續(xù)上漲，潤(rùn)滑油溫度也有所上升；曲軸箱內(nèi)有較大振動(dòng)和雜音；潤(rùn)滑油中大量的金屬碎屑使得精過(guò)濾器壓差也持續(xù)上升。

（2）造成壓縮機(jī)一級(jí)連桿大頭瓦燒損及與其配合的曲軸軸頸磨損的原因是由于一級(jí)連桿大頭瓦缺油潤(rùn)滑不良。

（3）結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)和隨機(jī)資料，對(duì)一級(jí)連桿大頭瓦的潤(rùn)滑情況及壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)行深入分析。該壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑路線(xiàn)為：①曲軸箱油池→油泵→油冷卻器→油過(guò)濾器→曲軸主軸承→曲軸箱油池；②曲軸箱油池→油泵→油冷卻器→油過(guò)濾器→十字頭→滑履→十字頭銷(xiāo)→連桿小頭瓦→連桿大頭瓦→曲軸箱油池。由此可以看出：作為潤(rùn)滑條件極為重要的連桿大頭瓦的潤(rùn)滑，處于潤(rùn)滑系統(tǒng)的末端，其壓力、流量必然低于其他潤(rùn)滑點(diǎn)，一旦其上游潤(rùn)滑點(diǎn)泄漏量增大或堵塞，則連桿大頭瓦潤(rùn)滑油量減少，很難形成軸承潤(rùn)滑所需要的油膜，而出現(xiàn)干摩擦以至燒損。

粗過(guò)濾器中的大量金屬碎屑，是連桿大頭瓦燒損后剝落的軸承合金，會(huì)堵塞過(guò)濾器，是引起精過(guò)濾器壓差持續(xù)上升的原因，也會(huì)導(dǎo)致連桿大頭瓦的潤(rùn)滑情況更加惡化。但更為主要的是，要找到一級(jí)連桿大頭瓦上游潤(rùn)滑路線(xiàn)的泄漏點(diǎn)，故需要對(duì)機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)再次檢查，。

2.1.7 再次檢查機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)及分析原因

在更為細(xì)致的檢查中發(fā)現(xiàn)，一級(jí)十字頭小頭瓦的油封（電機(jī)側(cè)）出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。將油封拆卸后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，油封出現(xiàn)松動(dòng)跑外圈；徑向間隙為0.25 mm，超過(guò)0.10～0.135 mm 的標(biāo)準(zhǔn)值。而潤(rùn)滑路線(xiàn)中的各相關(guān)連接件緊固、其余各處間隙符合機(jī)組要求。

綜上分析判斷，一級(jí)連桿大頭瓦出現(xiàn)燒損的主要原因是：一級(jí)十字頭小頭的油封（電機(jī)側(cè)）跑外圈，潤(rùn)滑油在該處泄漏量增大，到達(dá)一級(jí)連桿大頭瓦的潤(rùn)滑油量不足，大頭瓦出現(xiàn)磨損，磨損產(chǎn)生的金屬碎屑逐漸堵塞過(guò)濾器，使連桿大頭瓦的潤(rùn)滑情況更加惡化，最終導(dǎo)致連桿大頭瓦因缺油而燒損。

2.1.8 處理措施

（1）更換損壞的一級(jí)連桿大頭瓦、一級(jí)十字頭小頭瓦油封、主軸承瓦、油過(guò)濾器芯等，特別注意一級(jí)十字頭小頭瓦油封的緊固。

（2）由于無(wú)曲軸備件，只得在現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)曲軸一級(jí)大頭瓦軸頸。同時(shí)報(bào)計(jì)劃訂購(gòu)新曲軸。

（3）徹底清理曲軸箱內(nèi)的金屬碎屑，包括潤(rùn)滑油管道、油泵、油過(guò)濾器、油冷卻器等，清理、吹掃油路，消除隱患，確保暢通。

（4）檢修完畢，在油濾合格后，該機(jī)開(kāi)機(jī)運(yùn)行正常。

（5）在該機(jī)運(yùn)行時(shí)，要加強(qiáng)巡檢監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)匯報(bào)并采取措施。

2.2 第二次故障（距第一次故障兩個(gè)月）

壓縮機(jī)曲軸箱振動(dòng)大，并伴有異音。在1 h 內(nèi)，壓縮機(jī)曲軸主軸承溫度由平時(shí)的47 ℃上升至64 ℃，隨后10 min 又升至67.5 ℃，已超過(guò)報(bào)警值65 ℃，潤(rùn)滑油溫度也有所上升，曲軸箱水平振動(dòng)值為5.9 mm/s，并且伴有異常的聲音。經(jīng)過(guò)分析判斷，壓縮機(jī)曲軸箱內(nèi)部再次出現(xiàn)異常，情況緊急，決定當(dāng)即切換停機(jī)。

2.2.1 檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

解體壓縮機(jī)曲軸箱，發(fā)現(xiàn)曲軸一級(jí)大頭瓦軸頸磨出更深的溝槽，連桿大頭瓦與軸頸間隙達(dá)到0.48 mm，，對(duì)比機(jī)組檢修標(biāo)準(zhǔn)要求在0.16-0.259 mm 之間，間隙超標(biāo)太大。一級(jí)十字頭小頭瓦油封（電機(jī)側(cè)）未出現(xiàn)跑外圈,其他損壞情況與第一次故障基本相同。

2.2.2 檢查相關(guān)連接件

檢查相關(guān)連接件緊固情況、檢測(cè)相關(guān)部位配合間隙、檢查有關(guān)零配件、檢查機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)等，均正常，與第一次故障情況基本相同。

2.2.3 原因分析

由于第一次故障大頭瓦燒損造成曲軸軸頸磨損，致使大頭瓦配合間隙增大，由于無(wú)曲軸備件，只得在現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)曲軸一級(jí)大頭瓦軸頸，而經(jīng)修復(fù)的軸頸表面粗糙度達(dá)不到要求。由于生產(chǎn)的需要，該機(jī)在檢修后就投入運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)，在一級(jí)大頭瓦處的潤(rùn)滑油泄漏量增大，大頭瓦缺油不能得到較好的潤(rùn)滑，發(fā)生干摩擦后燒損，所以?xún)H運(yùn)行兩個(gè)月，再次發(fā)生類(lèi)似故障。

2.2.4 處理措施

（1）更換損壞的曲軸、一級(jí)連桿大頭瓦、主軸承瓦、更換主油泵、油過(guò)濾器等。

（2）對(duì)壓縮機(jī)曲軸、連桿、十字頭、活塞、氣閥、主油泵以及油系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢查、處理。

（3）將十字頭端蓋板由鐵板更換為透明的有機(jī)玻璃板，這樣便于平時(shí)巡檢時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)曲軸和十字頭軸瓦是否磨損，一旦發(fā)現(xiàn)有巴氏合金碎末，就要立即停機(jī)檢修，更換軸瓦，防止發(fā)生曲軸軸頸磨損的現(xiàn)象，從而有效保證曲軸軸頸不被損壞。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)解析氣壓縮機(jī)兩次出現(xiàn)的故障，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，認(rèn)為壓縮機(jī)大頭瓦燒損均是由于潤(rùn)滑不良造成，第一次故障是由于連桿小頭瓦油封失效致使大頭瓦供油條件惡化所致；第二次故障是由于第一次故障大頭瓦燒損造成曲軸軸頸磨損，致使大頭瓦配合間隙增大，由于現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)軸頸表面粗糙度不夠，該機(jī)在檢修后的運(yùn)行中，在一級(jí)大頭瓦處的潤(rùn)滑油泄漏加劇，大頭瓦發(fā)生干摩擦后燒損。所以造成使用壽命未達(dá)預(yù)期，只有兩個(gè)月，再次發(fā)生類(lèi)似故障。在采取有效措施后，壓縮機(jī)的故障得到徹底解決。