往復(fù)式壓縮機活塞桿磨損故障分析及處理

陳永周

摘要：往復(fù)式壓縮機是容積式壓縮機的一種，其主要組成部位包括氣缸、曲柄連桿機構(gòu)、活塞組件、填料函組件、機身、氣閥、各種管線和附屬設(shè)備等。一般將活塞、活塞桿和活塞環(huán)稱為活塞組件，它是壓縮機的重要部件之一。活塞桿用于連接活塞與十字頭，以傳遞活塞的往復(fù)運動的動力。而填料主要用于密封氣缸內(nèi)座與活塞桿之間的間隙，阻止介質(zhì)氣體沿著活塞桿軸向泄露。往復(fù)式壓縮機活塞桿與填料密封處于相對運動狀態(tài)，因為填料密封壓力較大，為了減小摩擦磨損，活塞桿與填料接觸部分有較低的表面粗糙度。本文主要分析往復(fù)式壓縮機活塞桿磨損故障分析及處理。

關(guān)鍵詞：壓縮機;活塞桿;填料;故障分析

引言：

隨著國家提出全力保障國家能源安全，推動能源高質(zhì)量發(fā)展，作為煉化企業(yè)重要裝備，往復(fù)式壓縮機的安全平穩(wěn)運行越來越重要。針對東北某煉油廠往復(fù)式壓縮機活塞桿異常磨損進行故障分析，提出相應(yīng)的解決辦法和壓縮機維保建議，減少了壓縮機的非計劃停機，保證生產(chǎn)需求。

1、往復(fù)式壓縮機綜述

往壓縮機在運行時，能夠通過連桿、活塞的往復(fù)運動來改變缸體容積，從而完成氣體的增壓、輸送工作，當活塞進行向下運動時，進氣閥門將會打開并吸入介質(zhì)，反之便會打開排氣閥實現(xiàn)壓縮。往復(fù)式壓縮機的應(yīng)用范圍非常廣泛，但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且磨損消耗相對比較嚴重，所以除了正常安裝之外，還需要在更換零部件時需要對其進行修復(fù)回裝。壓縮機常見故障如下：第一，氣閥故障。作為壓縮機的主要零件，氣閥在發(fā)生故障問題時，將會對壓縮機的排氣量帶來顯著影響，同時還會大幅降低壓縮機的工作效率。據(jù)統(tǒng)計，氣閥故障問題占據(jù)了往復(fù)式壓縮機總故障的50%。第二，活塞環(huán)故障。作為壓縮機中的易損件，活塞環(huán)的主要作用就是利用張力進行封閉，當活塞環(huán)出現(xiàn)問題之后，就會導(dǎo)致介質(zhì)泄漏、嚴重時還會導(dǎo)致著火爆炸等事故的發(fā)生。第三，軸瓦失效。當潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，就會加速曲軸軸承與連桿的磨損，進而導(dǎo)致軸瓦失效。若軸瓦質(zhì)量不滿足壓縮機的設(shè)計需求，則會在定位瓦涂裝巴氏合金時出現(xiàn)氣泡缺陷，當軸瓦受力時，就會導(dǎo)致巴氏合金脫落的問題出現(xiàn)，進而發(fā)生軸瓦出現(xiàn)失效、燒損等問題。

2、活塞桿磨損原因分析

2.1活塞桿潤滑不足

通過對活塞桿進行仔細檢查，發(fā)現(xiàn)填料段活塞桿已經(jīng)呈現(xiàn)藍紫色，填料盒內(nèi)主密封環(huán)也有燒結(jié)痕跡，可判斷是由于活塞桿溫度高使機油結(jié)焦積碳，造成活塞桿表面無潤滑油，潤滑不足導(dǎo)致活塞桿磨損。

2.2工藝氣含水過多

通過對工藝氣組分分析，發(fā)現(xiàn)含飽和的濕介質(zhì)，現(xiàn)場操作人員也反映經(jīng)常出現(xiàn)分離器液位高報警停機。而介質(zhì)中的液體會沖刷或稀釋填料中的潤滑油，造成填料密封件快速磨損和過早失效。

2.3氮氣密封環(huán)問題

由于該廠壓縮氣體為氫氣，用戶就沒有連接氮氣。兩組雙作用氮氣密封環(huán)沒有氣體冷卻，故與活塞桿摩擦產(chǎn)生的熱量較多，導(dǎo)致氮氣環(huán)膨脹抱死活塞桿，造成過度磨損。同時，由于氮氣環(huán)與活塞桿過度摩擦生熱后，熱的活塞桿影響靠近氮氣環(huán)的主密封環(huán)，使其膨脹，致使填料環(huán)與填料盒軸向間隙偏小影響潤滑效果。

2.4活塞桿運行中出現(xiàn)大幅跳動

自潤滑材料用于確保分離器包裝的正常使用，因為分離器包裝不用于潤滑和冷卻。當設(shè)計和制造不佳時，中間膜包裝運行過程中摩擦引起的高溫會導(dǎo)致包裝運行過程中變形、法蘭、局部放置和磨料形成，從而使與之接觸的活塞桿跳躍，跳躍活塞桿在操作過程中會接觸中間膜或包裝單元中的金屬部分。最后，活塞表面損壞。這是活塞桿磨損的間接原因之一。活塞桿與中間膜內(nèi)孔之間的間隙平均大于3 mm。活塞桿和中間膜之間的接觸表明活塞桿跳得很大，超過3 mm。可見活塞桿的跳躍范圍遠遠超過報警值≤1.25mm。

3、往復(fù)式壓縮機故障診斷中的注意事項

活塞式壓縮機廣泛應(yīng)用于不同行業(yè)。活塞式壓縮機的廣泛應(yīng)用，進一步推進了故障診斷技術(shù)的發(fā)展過程。故障診斷是一個綜合過程，需要綜合考慮各種影響因素。活塞式壓縮機的故障診斷技術(shù)多種多樣，不同的故障診斷技術(shù)具有不同的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)根據(jù)實際情況進行適當監(jiān)管。活塞式壓縮機故障診斷中需要注意的問題很多。這里我們主要談幾個值得注意的重要問題：在使用小波分析時，我們需要結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或?qū)＜蚁到y(tǒng)，它們之間存在一定程度的連通性。受外部因素的影響，信號波動很大，所以我們主要考慮安裝信號的影響，以盡量減小此類信號的影響，避免錯誤診斷結(jié)果;深入研究故障診斷中的定量關(guān)系，主要從故障原因方面入手，預(yù)測故障形成因素，降低故障診斷的總體風(fēng)險，通過定向處理提高故障診斷效率;活塞壓縮機運行狀態(tài)呈現(xiàn)動態(tài)變化趨勢，即活塞壓縮機運行狀態(tài)隨機且無法控制。在此基礎(chǔ)上，我們可以合理規(guī)劃專家系統(tǒng)，然后提高活塞壓縮機的運行周期。專家系統(tǒng)知識庫中的內(nèi)容有一定的容量限制。為使活塞式壓縮機故障診斷全面，應(yīng)及時補充專家系統(tǒng)知識庫中的內(nèi)容，建立和完善信息管理機制，實現(xiàn)專家系統(tǒng)知識庫的綜合診斷。在活塞壓縮機故障診斷系統(tǒng)中，注意視覺模型的應(yīng)用。活塞壓縮機的許多故障問題都是隱藏的，不易發(fā)現(xiàn)。我們只能通過數(shù)據(jù)模型來發(fā)現(xiàn)它。通過使用數(shù)據(jù)創(chuàng)建的視覺模型，我們還可以發(fā)現(xiàn)潛在數(shù)據(jù)的缺點。通過對模型的觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)每個節(jié)點的連接關(guān)系，特別是參數(shù)之間的特征關(guān)系，進一步優(yōu)化和改進視覺模型，這對提高往復(fù)式壓縮機故障診斷效率有顯著影響。

結(jié)束語：

分析壓縮機活塞桿異常磨損的原因，其磨損是多方面因素導(dǎo)致的，只要分析合理，采取了正確的措施，就能解決故障。此次的故障處理，也改進和優(yōu)化了設(shè)計，提高了壓縮機運行的安全可靠性。建議嚴格監(jiān)控機組各運行參數(shù)，定時排液，定期檢測活塞桿溫度及潤滑油消耗量，從而保證壓縮機機組的正常運行。

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