往复压缩机状态监测系统应用实例分析

往复压缩机状态监测系统应用实例分析

刘逐

（中石油哈尔滨石化分公司，哈尔滨150056）

摘要介绍了往复压缩机在线状态监测系统使用情况。对具体压缩机故障在线监测系统的图谱进行分析，阐述了通过在线监测系统进行压缩机故障判断和预知的实际操作方法，对往复压缩机预知维修提出相应建议。

关键词往复压缩机状态监测故障分析预知维修

1前言

哈尔滨石化分公司催化裂化干气变压吸附氢提纯装置（简称PSA装置）氢气往复压缩机C-501/A,B 于2013年7月检修期安装了在线监测系统。安装使用后，该系统对压缩机运行状态起到了很好的监控作用，为装置设备管理人员预知压缩机故障提供很大帮助。本文对装置往复压缩机一次具体故障在线监测系统图谱进行分析，阐述如何通过在线监测系统提供数据对压缩机进行预知维修。

2 装置压缩机和在线监测系统简介

该压缩机组是2000年安装的往复压缩机。2001年-2011年由于公司物料平衡原因PSA装置没有开工，机组进行氮气保护和定期维护。2011年对机组检修试运后投入运行。机组参数见表-1。

型式对称平衡式

型号HHE-FB

介质氢气

吸气压力一级:0.6Mpa 二级:1.15Mpa

排气压力一级:1.15Mpa 二级:1.70Mpa

吸气温度一级: 40℃二级: 40℃

排气温度一级:<130 ℃二级: <120℃

排气量3223Nm3/h

功率220kW

曲轴转数328r/min

行程304.8mm

气缸润滑方式有油润滑

缸径一级Ф215.9mm二级Ф215.9mm

表-1 PSA装置氢气压缩机C-501参数

压缩机在线监测系统采用北京博华信智科技发展有限公司技术和产品，在线诊断分析由中国石油远程状态监测诊断中心北京化工大学分中心进行。压缩机对曲轴箱振动、气缸壳体振动、气缸活塞杆沉降量、气缸出入口气阀温度、缸体撞击次数进行在线监控。具体详见图-1机组状态监测概貌图。

图-1机组状态监测概貌图

3 压缩机故障和在线监测系统故障诊断

3.1 压缩机故障及检修情况

2013年12月车间设备管理人员发现压缩机在线监测系统气缸1活塞杆沉降量逐渐增大，缸体振动出现间歇性突变（见图-4），现场检查时听到压缩机一级气缸有轻微杂音，于是组织切换备用机。维修人员打开气缸后检查发现活塞顶部间隙很大,下部已没有间隙（见图-2照片）；拆开活塞组件，气缸支撑环发生严重磨损（见图-3照片），但气缸尚未发生拉缸情况。更换活塞环、支撑环后机组运行正常。

顶部增大间隙底部无间隙

图-2 机组活塞在气缸内间隙图片

磨损严重的支撑环底部 磨损不严重的支撑环中部

图-3 机组支撑环磨损图片

机组自2011年7月投运以来一直运行正常未进行任何维修，至该故障发生为止共运13587小时（约566天）。从状态监测图和发生磨损的支撑环来看，由于支撑环磨损，活塞与气缸底部间隙变小，活塞与气缸处于即将接触摩擦临界点，如果发生摩擦，轻则出现拉缸情况，重则发生活塞杆断裂引发撞缸，甚至介质泄漏或爆炸事故。因此，状态监测系统对于在线运行状态压缩机组故障和事故预防具有重要意义。

支撑环磨损有多种原因：

⑴ 设备制造安装缺陷（气缸与活塞不同心），即活塞杆安装对中差，造成偏心引起支撑环易磨损。该机组1#气缸更换支撑环后，活塞上侧与下侧仍存在较大间隙差，说明气缸与活塞存在一定不同心，因此支撑环底部会磨损。

⑵ 支撑环本身质量。

⑶ 压缩气体含杂质或带液。 ⑷ 注油器注油量小。 ⑸ 气缸冷却效果差。

从实际维修检查看，活塞与气缸不同心是支撑环磨损的主要原因之一。因此，设备制造的精度（活塞与气缸同心度）决定易损零部件（支撑环和活塞环）寿命，也是设备运行安全的本质保证。

活塞杆沉降量逐渐增加 气缸壳体振动突变

活塞杆沉降量突变

图-4 往复压缩机C-501/B 历史运行状态图

3.2 压缩机状态监测分析

如图-4所示，9月17日至12月27日，1#活塞杆沉降量由444.45µm 降至2.06µm 。12月22日至12月27日1#活塞杆沉降量和壳体振动发生数次突变，沉降量

最高突变峰值200µm ，壳体振动突变峰值201.94m/s 2

.由于振动为短时间突变，人到现场后振动不持续，因此现场检查未发现异常，直至12月27日切换至备用机。

图-5 活塞杆沉降峰峰值历史比较图

图-6 1#缸壳体振动历史比较图

由图-5和图-6，活塞杆沉降峰峰值历史比较图看出活塞杆沉降峰峰值趋势有从原来正常137.34µm 至783.39µm ，1#缸缸体振动由17.06 m/s 2

至165.35 m/s 2

，缸体振动和沉降波形在曲轴转角230°存在明显冲击和波动。从打开气缸维修结果来看，图-4、图-5和图-6波形对判断此类故障具有典型实践指导

意义。即压缩机活塞杆沉降量持续降低，降低值超过250µm 报警值时即应当停车检查；当缸体振动或活塞杆沉降量出现突变或发生报警，应当停车检查。此类活塞杆沉降量和壳体振动图谱可预知活塞环和支撑环已发生磨损，需要停车维修。

4 压缩机状态监测与检修周期确定

安装设备状态监测系统目的是既要保证设备安全稳定运行又要避免过度维修，即达到预知维修目的。但往复压缩机安装在线监测系统并不意味着检修周期确定完全依靠监测结果进行。按照《石油化工维护检修规程》第一册《活塞式压缩机维护检修规程》（SHS01021-2004）要求，机组活塞组件要6-12个月进行一次中修。对于不同运行工况压缩机检修周期应有所不同。对于压缩介质干净、运行工况稳定、机组负荷较低、压缩机安装质量和配件质量较高的机组可在安装在线检测系统后根据在线监测数据和运行时间及运行状况综合确定检修周期。如果检测数据报警频繁、图谱分析运行存在风险即使运行时间未到检修周期也应停车检修；同样运行时间到达运行管理部门根据实际设定的运行周期，即使状态监测系统没有报警也应进行检修。