往復式壓縮機連鎖跳車故障分析與改進

姜景超朱超 羅宇

摘要：針對乙烯廠汽油加氫裝置G-C101A往復式壓縮機由于油壓過低造成連鎖停車，通過檢查、分析找出了原因，并進行故障消除。修理后壓縮機運行良好，油壓穩定。

關鍵字：往復壓縮機;油壓低;聯鎖停車

一、前言

汽油加氫G-C101A往復式壓縮機其形式為固定水冷對稱平衡型，二列一級無油潤滑往復活塞式壓縮機，輸送介質為氫氣，進氣壓力為2.5MPA，排氣壓力3.5MPA.油壓為0.3-0.4MPA。該壓縮機由法國BURTON公司生產，它是該裝置關鍵設備，若出現故障，則會給整個裝置正常生產造成嚴重威脅。

二、問題概況

乙烯廠汽油加氫裝置G-C101A壓縮機自投用以來，運行平穩。但在2019年4月14日下午出現油壓低故障，造成連鎖報警停車。根據中控室DCS顯示曲線可以看出，當壓縮機主油泵供油不足，油壓降低時，輔助油泵自啟，油壓開始逐漸升高，但經過幾分鐘后，油壓再次降低，當油壓低于0.3MPA時，壓縮機聯鎖報警跳車。在壓縮機跳車前后，其振動、溫度等參數未出現異常情況。

三、原因分析

（一）、原因查找

G-C101A壓縮機是由裝與機身非驅動端處的軸頭泵和輔助油泵供油潤滑。潤滑線路是第一路：潤滑油（油箱內）—油泵增壓—油冷卻器—油精細過濾器—機身進油總管—主軸承—連桿大頭瓦—連桿小頭瓦—十字頭銷;第二路：潤滑油（油箱內）—油泵增壓—油冷卻器—油精細過濾器—滑道;在軸頭泵和輔助油泵的入口處都各自有過濾器。我們都知道壓縮機油壓低主要是由以下幾種可能原因造成的：

1、機身內潤滑油不足。

2、油泵管路堵塞或管路破裂以及某部位有滲漏。

3、油壓表失靈。

4、油泵本身或傳動機構有故障。

5、油過濾器堵塞。

6、主軸瓦、大頭瓦磨損超過標準值，使其間隙過大，泄油過多。

7、油泵齒輪磨損，軸向間隙過大，使內泄漏增大，供油量減少。

根據壓縮機跳車前后中控室顯示其振動沒有異常基本可以排除主軸瓦、大頭瓦磨損的可能性。為了能夠快速找到原因，我們決定從簡入繁、從外向內的思路進行原因排除。首先對油管路各接頭檢查未發現泄漏點，目測壓縮機潤滑油油位也處于正常位置。檢查壓縮機精細濾芯也未發現有堵塞。但是當打開輔助油泵入口過濾器時發現濾網上沾滿尼龍物質。

通過查閱圖紙可知G-C101A壓縮機是尼龍材質，該零件為尼龍齒輪，安裝在曲軸上，和曲軸一起旋轉。其作用是與主油泵嚙合，隨著曲軸旋轉帶動軸頭泵工作供油。為了驗證是否為該零件損壞，將軸頭泵拆除，取下該尼龍齒輪，發現尼龍齒輪已經磨損。如圖3

該齒輪為直齒圓柱齒輪。根據查圖紙知其模數為3，齒數為50.由公式：

da=d+2ha=mz+2m=3（50+2）=156mm? （1）

ha=m=3mm? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

hf=1.25*m=3.75mm? ? ? ? ? （3）

得出h=ha+hf=2.25m=6.75mm? ?（4）

da—齒頂圓直徑

d—分度圓直徑

m—模數

Z—齒數

ha—齒頂高

hf—齒根高

h—全齒高

經過計算得知該齒輪原來的全齒高為6.75mm，通過使用游標卡尺測量磨損后的齒輪齒頂圓直徑平均為148mm。由此可知剩余齒高僅為h-（da-148）÷2=2.75mm，可見磨損很嚴重。由于驅動軸頭泵的尼龍齒輪磨損，剩余齒高度不足，無法與軸頭泵齒輪嚙合，造成軸頭泵工作失效，導致油壓不足。在輔助油泵自啟后，脫落的尼龍齒進入到輔助油泵入口過濾器中，導致過濾器堵塞，致使供油不足，最終導致壓縮機連鎖跳車。由此可知，G-C101A壓縮機油壓低連鎖跳車是由于安裝在曲軸上與主油泵嚙合的尼龍齒輪磨損造成的。

（二）、原因分析

1、將軸頭泵拆卸檢查，軸頭泵齒輪以及軸承完好。且在壓縮機停車前后的各處振動檢測未發現異常，曲軸箱中未見軸瓦有磨損的合金脫落。因此可排除是壓縮機軸瓦和油泵軸承出現問題可能導致的尼龍齒輪過度磨損。

2 、自該壓縮機2006年投用以來已經過10幾年的運轉，因此尼龍齒輪磨損原因初步分析是該尼龍齒輪由于使用時間較長，逐漸老化，強度降低，經過長時間運轉，尼龍齒輪不斷磨損，導致最終失效。該壓縮機至今只進行了幾次小修，主要是更換易損件及各部位尺寸檢查，另外，由于軸頭泵一直工作正常，且每次檢修時間要求較緊張，因此并未對該尼龍齒輪檢查過，導致未能及時發現問題。

四、解決措施

根據圖紙給定的模數，按照計算尺寸重新加工新的尼龍齒輪，新齒輪尺寸為齒數50，分度圓直徑150mm，齒頂圓直徑156mm，齒根高3.75mm，齒頂高3mm。將齒輪回裝后，壓縮機運行正常，油壓低連鎖跳車的故障得到解決。

五、總結

對于壓縮機來說，保證供油極其重要。尤其是大型關鍵機組。當供油出現問題時，機組就會出現一系列問題導致聯鎖停車，不僅損壞設備零部件，也為生產帶來不利。此次出現的問題起到了很好的警示作用，所以在今后要制定時間，定期對油泵以及傳動軸頭泵的零部件進行檢查，不能心存僥幸。及時發現問題，避免出現此類故障。

參考文獻：

[1] 李家民等《煉化設備手冊》 蘭州大學出版社 2008

[2] 孫炯明等《往復式壓縮機技術問答》中國石化出版社 2013

[3] 成大先等《機械設計手冊》第二版 化學工業出版社 1987