某裝置往復式壓縮機故障分析

何金霞，江 楓，崔永健，張國文，陳 永

（中國石油獨山子石化分公司設備檢修公司，新疆獨山子 833699）

0 引言

某裝置往復式壓縮機型號為DW-38/6.5-X，對稱平衡式二級壓縮，生產廠家：無錫壓縮機股份有限公司，介質為低壓燃料氣，介質溫度50～100 ℃，轉速371 r/min。2020 年5 月12 日，對壓縮機前期運行記錄做了充分分析后進行檢修，往復式壓縮機氣封填料泄漏計劃檢修。由于長周期運行，壓縮機介質的限制，造成氣封填料雜質較多，介質中含硫多以及焦化碳粉通過系統管網過濾器只能過濾一部分，不能全部凈化，造成壓縮機壓縮氣體介質雜質多，這與上游提供的工藝氣體有直接關系。在整個生產工藝流程中，壓縮機是非常重要的一臺設備，如出現故障就會使再利用的燃料氣不能及時排放，影響環境和節能增效。該壓縮機輸送燃料氣，對連續性作業生產的大煉油裝置，對正常環保、節能生產是極為重要的。因此，根據需要，對設備的工藝提出了更高的要求，以便滿足日常環保、節能生產的需求，優化設備來輸送介質氣體，盡量減少含硫和含碳粉的物質。該壓縮機運轉過程中，會出現種種故障，因而對該設備故障進行分析及故障處理，有利于今后維護設備提升生產效率。

1 往復壓縮機工作原理

往復式壓縮機工作原理主要是通過內部曲軸運動而將連桿帶動起來，之后連桿末端的活塞也會因此而開始做往復式運動。在活塞往復運動作用下，缸內氣體容積呈現出規律性的增大或減小：當活塞運動到右側，壓縮機氣缸容積會因此增大，此時進氣閥開啟而排氣閥門關閉將外部空氣吸入。隨后活塞運動到左側，氣缸容積減小，此時排氣閥打開而進氣閥關閉，從而完成氣體壓縮工作。現場實際工況見圖1。

圖1 往復式壓縮機現場工況

（1）往復式壓縮機活塞在氣缸內的往復運動與氣閥相應的開閉動作相配合，使缸內氣體依次實現膨脹、吸氣、壓縮、排氣4 個過程，如此不斷循環，將低壓氣體升壓后輸出。

（2）往復式壓縮機基本結構組成：傳動機構：①曲軸、軸承、連桿、十字頭、聯軸器；②工作機構：氣缸組件、活塞、氣閥和填料組件；③機身。

（3）3 個輔助系統：潤滑系統、冷卻系統及安全和調節系統。

（4）往復式壓縮機發生故障的部位：①傳遞動力部分：曲軸、連桿、十字頭、活塞銷、活塞等零部件；②氣體的進出及其密封部分氣缸、進氣和排氣閥門、彈簧、閥片、活塞環、填料函及排氣量調節裝置等部分；③輔助部分包括水、氣、油3 路的各種冷卻器、緩沖器、分離器、油泵、安全閥及各種管路系統方面。

2 往復式壓縮機常見故障

2.1 氣封填料密封泄漏

實際的運行中，因往復式活塞壓縮機氣封填料密封失效而導致的設備停機、維護和更換作業中，對拆卸下的往復式活塞壓縮機的組件分析發現，其密封環具有不同程度的破損，出現密封環拉簧斷裂，斷裂拉簧嵌入密封部位導致密封實效。

2.2 排氣溫度高

容易受介質的影響含硫固化物堵塞壓縮機通道。還有就是含有焦化粉塵物質，如果過濾器不能充分過濾，對過濾器做到日常清潔與維護，粉塵雜質易造成堵塞機體，壓縮機內部排氣閥易造成損壞等，造成壓縮氣體循環回流，使壓縮氣體溫度不斷升高；另外這些粉塵和結硫固化物粘在壓縮機冷卻器氣路管壁上使冷卻器導熱性能急劇下降，從而導致壓縮機排氣溫度升高；由于氣體是多組分氣體，高溫下有些組分匯聚合成膠狀物，堵塞氣閥，卡住活塞環等，氫氣在壓縮過程中產生的熱量高于其他組分產生的熱量，因此，氫氣組分含量升高也可以造成壓縮機排氣溫度升高。同樣也會導致壓縮機排氣溫度升高。

2.3 壓縮機拆檢情況及處理措施

2.3.1 拆檢情況

壓縮機氣封填料有結晶物卡澀（圖2、圖3），介質雜質造成氣封填料卡澀失去回彈，造成氣封填料無法與活塞桿有效接觸，失去密封的作用；中間填料也是同樣的問題，造成中間填料密封效果不佳（圖3）刮油環組件有磨損，刀口有磨損；活塞缸體表面有泥狀殘留物（圖4）；氣封盒填料彈簧斷裂（圖5）。

圖2 氣封拆卸有結晶物卡澀

圖3 中間填料拆卸有結晶物

圖4 刮油環組件外側三六瓣有泥狀物

圖5 氣封盒填料彈簧斷裂

2.3.2 處理措施

由于介質氣體含有多種雜質，造成氣封填料容易磨損，對氣封填料配件重新更換測量，保證氣封填料在氣封盒內起到密封作用，壓縮機氣封填料介質雜質有油泥，造成氣封填料卡澀失去回彈，造成氣封填料無法與活塞桿有效接觸，失去密封的作用，對新更換的直三瓣和斜直三瓣填料進行測量，75%接觸于軸上，有效和軸產生密封效果；部分氣封填料彈簧疲勞老化造成斷裂，直、斜三瓣填料失去作用，不能起到密封作用，更換新彈簧，中間填料中有油泥和結晶物，造成中間填料密封效果不佳，進行更換和改進；刮油環組件有磨損，刀口有磨損，造成封油效果不佳，進行更換；活塞缸體表面有泥狀殘留物，進行清理。

重新組裝氣封填料，更換直三瓣和斜三瓣填料；調整氣封軸向間隙（圖6），對氣封盒與調整墊子結合處車削0.15 mm（圖7），軸向間隙在0.35 mm 左右（圖8、圖9）；中間填料對波形彈簧彈力進行計算，調整軸向間隙，對阻流圈內徑車削5×0.30 mm 槽（圖10），有效形成氣膜，更好起到阻流的作用；更換刮油環，對刮油環封氮風處直三瓣和斜三瓣填料軸向間隙進行調整用調整墊子進行調整；檢查活塞、十字頭緊固螺栓和完好情況，上緊螺母后，用齒式防松片進行防松，不能遺忘翻起鎖片，進行防松處理。

圖6 測量波形彈簧壓縮量

圖7 氣封盒車削0.15 mm

圖8 調整軸向間隙中間填料調整墊圈重新車削

圖9 氣封盒大蓋氮風壓蓋端面車削0.10 mm

圖10 中間填料阻流圈內徑處車削5X0.30 mm

3 預防措施

3.1 及時清理冷卻裝置

在檢修作業中，應注意及時清理冷卻裝置水線、視鏡、水套等，避免水垢和外來雜質堵塞，對冷卻水入口加過濾網，保持清潔。

3.2 工藝管線入口過濾器定期清理

壓縮機的入口過濾裝置是進行氣體回收的第一道防線，加強入口過濾器管理，才能從根源上提高燃料氣回收效率，可更換適用度高的過濾網，加大清理頻率，預防后期雜質堵塞過濾網，過濾網目數不能過高，這樣會加重壓縮機消耗功率。

3.3 減少有害物質含量

控制氣中氨含量，減少它與酸性氣體反應而產生硫化銨或碳酸銨結晶，這次檢修可以看到有結晶的現象。

4 檢修注意事項

（1）注意裝氣封盒大蓋油線接頭有正反，不能裝反。

（2）裝氣封組件保持清潔，直三瓣填料在高壓側，膠皮圈裝到位，分體裝配時，防止氣封填料組件脫落，上氣封大蓋時注意水線和油線孔的位置，上緊螺母要均勻。

（3）十字頭鎖片和活塞螺母鎖片要鎖住確認。

（4）起吊時，注意指揮和捆綁方式，起吊部件要有倒鏈以精確調節。

（5）裝刮油環時注意刀口方向朝向曲軸箱側。

（6）中間填料注意裝配填料順序，直三瓣填料和斜三瓣填料的順序。

在關鍵部位加大關注力度，盡量避免故障發生。

5 結束語

綜上所述，該低壓瓦斯氣回收壓縮機排氣溫度高的故障經常發生，不僅導致瓦斯泄漏，造成嚴重安全事故，還容易引發一系列設備故障，降低生產效率，形成惡性循環。因此相關人員應對此種現象引起高度重視，從故障根源出發，剖析日常引發排氣溫度過高的因素，加強對壓縮機運行的巡檢力度和監督，優化冷卻循環水質量，積極維護機組冷卻裝置，為低壓瓦斯氣回收壓縮機的正常運行提供保障。