石油化工企業(yè)往復式壓縮機運行的可靠性研究

張紅艷(山東華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253000)

0 引言

往復式壓縮機在正常運行中，主要是將氣體直接吸入或者排出到封閉的空間中，可以快速的增加氣體的壓力。該設備的應用，對于石油化工正常生產有著非常大的促進作用。往復式壓縮機技術水平在逐步提升，且實踐應用效果逐步增大，所以其產生的效果是非常巨大的。但是在運行中，極易發(fā)生故障問題，本文以此為出發(fā)點，深入研究解決辦法，以促進往復式壓縮機運行性能的提升。

1 往復式壓縮機的工作原理

往復式壓縮機的工作原理是將一定容積的氣體按順序吸入到一個密閉的容器內，形成一定的靜壓力，之后再按順序排出，因而這種壓縮機被稱為容積式壓縮機。這種壓縮機具有很多優(yōu)良的性能，例如其熱效率高、耗電量相對較少、裝置結構簡單、操作方便等，同時這種壓縮機經過了幾十年的發(fā)展，其制造技術已經非常成熟，制造成本較低，所以被廣泛應用于工業(yè)生產當中。但這種壓縮機的工作方式會對壓縮機內部的零件造成一定的沖擊力，例如往復運動會導致空氣不是連續(xù)排出的，而是脈沖式排出，這就會使得壓縮機零件受到較大的慣性力，而且受力不均勻。同時，往復式壓縮機的工作環(huán)境很惡劣，外部的雜質很容易影響其正常工作。往復式壓縮機在實際使用時會出現(xiàn)較多的故障，不可控因素較多，有時壓縮機突然故障會給企業(yè)造成數(shù)百萬元的經濟損失。因此，提升壓縮機運行的穩(wěn)定性是非常重要的。

2 往復式壓縮機存在的故障及原因分析

2.1 壓縮機連桿斷裂

往復式壓縮機在正常工作階段，連桿斷裂是比較普遍的，主要就是螺釘發(fā)生斷裂。造成該問題的主要原因如下：螺栓的材質比較差，在使用比較長的時間之后，就會導致其出現(xiàn)塑性變形等問題，進而導致斷裂問題的出現(xiàn)。一般來說，螺母與螺釘頭的接觸是均勻的，同時不能存在任何歪斜的問題。在出現(xiàn)接觸不合格或者不均勻的情況，就會導致在運行中出現(xiàn)偏心載荷的問題，進而導致某個方向上的壓力驟增，從而導致該結構部分出現(xiàn)斷裂。

2.2 壓縮機軸瓦失效

該問題的發(fā)生主要原因如下：(1)軸瓦質量不合格，定位瓦的表面存在嚴重的問題，極大的影響軸瓦的正常使用。壓縮機工作環(huán)節(jié)，定位瓦的氣泡出現(xiàn)斷裂問題，進而導致其表面出現(xiàn)巴氏合金脫落的情況，造成軸瓦失效；(2)定位瓦接觸面的要求非常高，如果接觸不能達到均勻性的標準，在超出規(guī)定面積后，就會導致接觸面積不足，在運行的過程中會受到比較大的作用力影響，進而導致軸瓦燒壞而出現(xiàn)失效；(3)潤滑效果比較差，也會造成軸瓦失效問題的出現(xiàn)。如果潤滑油粘度較高，或者內部存在鐵屑，都會導致軸承與連桿部分的損壞嚴重，進而導致失效問題的出現(xiàn)。

2.3 壓縮機曲軸斷裂

曲臂與軸徑圓角在長期負荷運行之下，就會造成曲軸斷裂的情況出現(xiàn)，具體的形成原因如下：(1)曲軸材料質量差、圓角尺寸不合格；(2)熱處理時圓角部分出現(xiàn)不合理的情況，導致應力集中而出現(xiàn)斷裂的問題；(3)過渡圓角小，應該滿足r ≥0.06d，但是在設計、加工等環(huán)節(jié)導致其不能達到這一標準；(4)圓角加工質量不達標，導致局部結構存在受力不均勻的情況；(5)油孔存在裂縫的問題，但是該原因影響比較小，基本不會導致曲軸出現(xiàn)斷裂的問題。

2.4 壓縮機活塞桿斷裂

當前所出現(xiàn)的活塞桿斷裂位置具體是兩個，即緊固活塞與活塞桿連接螺紋、十字頭與活塞桿連接螺紋的位置，這些都是結構比較薄弱的部位。在進行運行和控制環(huán)節(jié)，都會導致活塞桿出現(xiàn)斷裂的情況，原因如下：(1)活塞桿制作階段，設計不能達到要求，進而導致斷裂問題的出現(xiàn)；(2)安裝施工環(huán)節(jié)，預緊力超出規(guī)定要求，活塞桿受力不均勻而導致斷裂；(3)長期運行之下，會使氣缸磨損嚴重，進而造成了活塞下沉問題，導致連接部分的螺紋荷載變大而出現(xiàn)斷裂。活塞桿運動階段存在斷裂的問題，給其結構部分造成較大的沖擊影響，從而可以誘發(fā)斷裂缺陷。

3 提高往復式壓縮機運用可靠性的主要措施

3.1 加大日常維護的力度

維修人員需要具備足夠的技術水平，能夠更好的保證往復式壓縮機的運行達到可靠標準。因為只有具備較高技術水平、經驗豐富的人員，才能夠及時發(fā)現(xiàn)設備運行的問題，同時可以通過必要的維護管理來促進設備總體質量的提升。比如氣閥存在泄漏問題后，要及時進行更換，此時應該詳細檢查支撐環(huán)、活塞環(huán)是否存在磨損的問題，還要檢查連桿是否存在磨損嚴重的情況。如果氣閥泄漏，會導致氣體溫度的快速升高，同時活塞桿存在受力不均勻的情況。

3.2 控制振動與脈動

往復式壓縮機存在不均勻的運行狀態(tài)，就會導致其管道存在氣流脈動的情況。脈動在傳播階段，就會導致管道結構存在振動的問題。管線系統(tǒng)如果出現(xiàn)氣流脈動的問題，就會導致非常嚴重的危害問題，比如壓縮效率不足等等。氣閥如果長期工作在不良的條件之下，就會導致總成功率下降、能耗升高等問題，儀表也不能正常的工作。機械振動出現(xiàn)之后，管道連接部分會出現(xiàn)松動、斷裂等問題。對于該問題，應該總結出切實可行的處理措施，有效的消除振動、脈動等問題，從而使得整個機組達到穩(wěn)定運行的標準。

3.3 診斷并解決故障

在進行往復式壓縮機的故障分析階段，要從以下幾點來實施：(1)充分掌握故障信號；(2)了解相應特征信息；(3)判定設備工作狀態(tài)；(4)診斷決策。操作者要結合具體的檢查狀態(tài)，然后及時發(fā)現(xiàn)故障問題，制定出切實可行的應對措施。

發(fā)現(xiàn)往復式壓縮機故障、了解形成故障的原因后，要采取如下應對措施：(1)按照保養(yǎng)周期的要求進行過濾器的清洗處理；(2)部件磨損嚴重后，要立即更換，確保部件質量合格；(3)根據(jù)需要確?；钊麠U與活塞間隙合格；(4)檢查閥座與閥片存在油垢后，應及時清理，確保不會存在任何雜質；(5)根據(jù)需要設置必要的緩沖器和減震器，以更好的降低振動的影響。

3.4 定期保養(yǎng)

往復式壓縮機組成部分是非常復雜的，且在設備存在故障后，診斷與分析難度相對較高。對于該問題，應該由專業(yè)人員來進行往復式壓縮機的維護與保養(yǎng)。在組織維護保養(yǎng)過程中，應該從以下幾個方面出發(fā)：(1)壓縮機開始運行時，應該檢查設備壓力狀態(tài)，嚴格控制壓縮比，以達到出口部位的平衡標準，溫度不會超出標準要求；(2)確保潤滑合格，同時要進行油溫的合理控制；(3)全面掌握注油器操作方式，以提升油量控制水平，防止油量不足或者過剩的情況；(4)避免壓縮機出現(xiàn)超載運行，一旦存在異常狀態(tài)，要立即停機，并且進行詳細檢查。

3.5 壓縮機冷卻

壓縮機的冷卻部位主要是填料與氣缸。氣缸冷卻達到要求后，就會使得排氣溫度降低，能耗也會下降。填料降溫同樣重要。所以，往復式壓縮機對循環(huán)冷卻水要求很高。一般情況下，企業(yè)選用循環(huán)水站冷卻水進行冷卻，但由于循環(huán)水站的長期使用，循環(huán)冷卻水的水質很臟，容易堵塞氣冷卻夾套，尤其填料的冷卻水通道很窄，運行一段時間后會出現(xiàn)結垢堵塞現(xiàn)象，造成填料部位熱量散發(fā)不出去，溫度升高。所以，有的企業(yè)將冷卻水改為冷凍水，從而延長了氣缸和填料的使用壽命。

4 結語

綜上所述，往復式壓縮機是當前石油化工領域中非常重要的設備，其作用極大的促進了我國工業(yè)化水平的提升。但是該設備在運行中，極易發(fā)生故障問題，造成企業(yè)巨大的損失?；诖耍夹g人員要及時發(fā)現(xiàn)往復式壓縮機運行的故障問題，采取必要的應對措施，使其各個部件都能夠達到性能的標準要求，給設備安全運行奠定堅實的基礎，進而為企業(yè)創(chuàng)造更高的經濟效益。