往復式壓縮機缸套磨損原因分析

宋鵬　張航銘

摘? 要：地下儲氣庫通常采用大排量、高壓力的往復式壓縮機進行注氣工作，在儲氣庫投產初期，部分機組出現了氣缸缸套磨損的問題，嚴重影響機組的運行效率，同時增加了維修成本，降低了儲氣庫的經濟效益。機組故障造成裝置生產大幅度波動，對生產安全造成了隱患。本文從運行角度分析壓縮機缸套磨損的原因與優化措施。

關鍵詞：往復式壓縮機;缸套磨損;原因分析

1.概述

所應用的柴油加氫裝置新氫壓縮機中，其中一臺自隨裝置停工檢修后至出現磨損故障累計運行28天。另一臺自隨裝置停工檢修后至出現事故累計運行約4個月時間。兩臺機組故障現象相同，出現事故的表現為：運行中一級排氣壓力低于級間壓力設定值4.3MPa，機組工藝系統中一回一自控組閥位逐漸關閉，直至關死，二回二自控組閥位逐漸開大，這樣就造成了新氫壓縮機組排氣量降低、反應系統壓力下降，進入新氫壓縮機組的氫氣量減少。而氫氣從制氫裝置來的量未發生變化，這就造成了新氫壓縮機入口分離器V105壓力升高，超過設定的壓力值2.1Mpa。所以新氫放火炬自控組開啟，造成了柴油加氫系統壓力波動大，形成惡性循環。切換機組后將壓縮機解體，發現一級活塞環與支撐環磨損嚴重，一級氣缸缸套拉傷，部分氣缸填料盒密封面磨損嚴重。

2.機組故障情況分析

解體后發現氣缸內較臟，密封環磨損嚴重，鑒于機組解體后的現象了解到也許導致該類事故的原因為：介質氣中含有其它雜質，與油混合后形成研磨劑，加速磨損。另外機組整體水平精度可能較差、吸入口壓力波動大、注油量過多或過少等都會引起此類故障的發生。

通過原因分析進行逐一判斷。

首先，經與車間相關工藝技術人員溝通確認，對機組內壓縮氣體進行化驗分析，各組份指標正常，清潔無雜質。然后，查看壓縮機組進氣壓力趨勢圖，進氣壓力無大幅波動，均在控制指標要求范圍內。其次，機組解體回裝過程中，采用內徑激光找正儀現場對機組進行缸套與十字頭滑道同軸度統檢驗，缸套較十字頭低0.05mm（標準要求≤0.07mm）在合格范圍內。

一段缸活塞環的比壓核算，該機組使用的是填充四氟乙烯活塞環，它是一個具有較好彈性的開口環，在自由狀態下，有一個開口間隙，當裝入氣缸內，被迫合攏呈圓環，在切口部位有熱膨脹間隙。活塞環具有彈力，自由狀態下就緊貼氣缸內壁，所受到的約束力稱為初彈比壓。活塞環實現密封的前提是需要有初彈比壓，才能建立起壓力差，而活塞環的初彈比壓與環的自由開口間隙有很大關系。壓縮機正常運行時，密封比壓隨氣缸內、外壓力差的增大而增大，因此活塞環具有自緊密封的作用。僅從密封來看，密封比壓越大越好，但是如果密封比壓過大，會使活塞環或缸套磨損嚴重，影響壓縮機的正常運行。

對故障環進行第三方檢測，材料組分及部分可檢測的物理性能參數（如密度，線性膨脹系數等），基本符合設計值，偏差在容許范圍內。但由于非金屬高分子材料的自身特性，一些參數已無法檢測，不排除在壓制、燒結等工藝過程中存在問題。

通過以上分析，判斷機組缸套磨損的主要原因為兩臺機組所用同批次支撐環與活塞環在設計制造過程中存在問題，導致支撐環與活塞環在機組運行過程中快速磨損，磨損后顆粒與潤濕油混合后進一步加劇了磨損速度，最終使密封體與缸套直接接觸對缸套造成磨損。同時也不排除因介質組份問題造成故障的可能。

3.管理原因分析

3.1壓縮機故障處理技術經驗不足

在實際工作中，由于技術人員的技術經驗不足，缺乏系統性考慮，對機組已出現的故障原因分析檢查不到位，從而未能盡早發現故障的嚴重性或導致機組故障的不斷擴大。在機組運行許多個小時的維護保養時，未對二級氣缸直徑及活塞環槽尺寸進行測量，未能最早發現氣缸缸套磨損問題或掌握氣缸缸套磨損情況。

3.2對廠家設計問題的處理能力不足

業主單位在確認了生產廠家提供的零部件不能滿足機組運行工況并且已造成損失的情況下，未能有效追究生產廠家相關責任，而使自身花費了大量維修經費。該機組前后花了幾年的時間才將氣缸缸套磨損問題查清并完全解決。

3.3壓縮機組振動監測不足

壓縮機組僅在機身處設置有振動探頭監測機組振動情況，在氣缸末端未設置振動探頭，管理上未考慮到利用便攜式振動測試儀定期對氣缸振動進行監測，因此在運行初期，氣缸振動的掌握情況基本屬于空白。從該機組的實際運行情況來看，氣缸振動超標問題很早就有，只是在運行管理中未發現而已，影響到了氣缸缸套磨損問題的發現及解決時效。

4.解決辦法與預防措施

4.1及時更換缸套

對兩臺壓縮機一級缸套進行更換，保障機組性能完好。一段缸套在大型臥式鏜床上將其破壞取出。新缸套采用冷裝后機加工的方式進行尺寸保證。將同批次、同廠商的密封環、支撐環進行退貨，并要求廠商根據現場條件重新設計密封環、支撐環材質及比壓值。與儀表部門合作對機組活塞桿下沉報警進行調校，以保證在發生磨損后活塞桿小量下沉時既報警，以免造成更嚴重的后果。

4.2加強技術培訓，提高系統性分析問題的能力

通常情況下，氣閥、活塞環、填料是壓縮機的三大易損件，是制約往復式壓縮機運行穩定性的重要影響因素。但是這是一個相對概念，它們的易損是相對于壓縮機使用壽命來說，是相對于氣缸、活塞等部件來說，而并不代表其本身的易損。在壓縮機技術協議中有明確規定，氣閥、活塞環、填料的使用壽命不能少于8000小時。因此在它們出現短時間的損壞時，作為壓縮機的管理者，需引起重視。無論是壓縮機組的業主管理單位還是運行維保單位，都應該加強對內部相關管理人員、技術人員的培訓工作，從壓縮機運行維護操作指導入手，結合壓縮機系統知識，多方面展開學習，在遇到故障問題時，要能系統性的全面的分析故障問題，查清故障原因，解決故障問題。

4.3.完善壓縮機維保管理規定，健全壓縮機運行管理制度

對于往復式壓縮機而言，專業的維護保養非常重要，一般情況下，往復式壓縮機運行滿1000小時需進行一級保養，運行滿4000小時需進行二級保養，運行滿8000小時需進行三級保養，作為管理單位，需完善各級保養的具體內容，在保養工作中嚴格落實。保養過程中如發現故障問題，應進行升級保養，查清故障根本原因。在日常運行管理中，需建立健全的運行管理制度，每日巡檢與每周檢查相結合，建立機組振動監測系統、監測機組各部位振動情況，全面掌握機組運行情況，確保機組運行平穩有效。

結語

通過對引起缸套磨損的可能性因素進行分析，判斷出本次磨損的主要原因的所在，并針對此類問題舉一反三，采取多種可控手段避免此類事故的再次發生。

參考文獻：

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