大型氮氢气往复式压缩机常见故障讲解

题目：氮氢气往复式压缩机常见故障分析
学校：济源职业技术学院
专业：化工工艺
班级：
学号：
姓名：刘文岭
指导教师：
目录
摘要 (2)
关键词 (2)
正文 (2)
一、气阀泄漏 (3)
二、活塞组件故障 (6)
（一）活塞破裂 (6)
（二）活塞环串气 (7)
（三）活塞杆断裂 (8)
三、轴瓦故障 (8)
四、管路振动 (9)
五、结尾 (10)
六、参考文献 (11)
大型氮氢气往复式压缩机常见故障分析
摘要：氮氢气往复式压缩机是氮肥企业合成氨生产的重要设备。

其主要任务是对原料气进行升压压缩，并输送气体到净化、合成等工序，以满足各工序对工艺操作压力的不同要求。

它运行的好坏直接影响合成氨系统的产量，实际生产中各氨肥企业都采用几台压缩机运行代表当班生产负荷的大小，往复式压缩机具有效率高、压力稳定、压力范围广等特点。

但结构复杂，易损部件多。

随着科技的进步和发展，新建氮肥企业所采用的压缩机普遍趋向大型化，与中小型相比，具有无可比拟的优越性，但同时随着设备尺寸的增大，发生事故时的破坏和影响也变得更大。

本文就是针对往复式压缩机常见故障、如：气阀泄露、活塞破裂、活塞串气、活塞杆断裂、轴瓦故障等、进行了深入透彻的分析，做出正确判断处理，对维护压缩机正常安全运行，提高经济性非常重要，极具使用价值。

关键词：压缩机、故障分析、判断排除、安全、经济性。

正文：在氮肥企业合成氨生产系统中，原料气的净化和氨的合成都需要在一定的压力下进行，同时还要在各工序之间完成原料气的输送，因此，对气体进行压缩、升压及输送在合成氨生产中占有极其重要的地位。

氮氢气压缩机就是担任这一重任的大型运转设备，它生产能力的好坏直接影响合成氨产量。

氮肥企业一般都用几台压缩机运行代表当班生产负荷的大小。

合成氨生产的主要电力消耗，也在这些设备上。

往复式压缩机具有效率高，压力稳定、压力范围广等优点，但外型尺寸和重量大，气流有脉动、结构复杂、易损部件多。

随着科技的进步和单套系统生产规模的扩大，新建合成氨企业采用的压缩机普遍趋向大型化，其输气量都在每分钟100立方米以上，与中小型相比，具有无可比拟的优越性，不但运行平稳可靠，吨氨消耗低，而且节约人力资源，但同时由于设备和零部件尺寸的增大，发生事故时的破坏和影响也变的更大，因此，掌握对压缩机一些常见故障的深入透彻分析、正确做出判断和排除、是保证压缩机长期安全运行，避免重复检修、提高经济性的关键。

大型氮氢气往复式压缩机其结构形式均为对称平衡型，气缸分布在曲轴两侧，相对两列气缸曲拐错角为180°。

这种结构是50年代才出现的，由于优点显著，发展迅速。

其工作原理为：有同步电机带动主轴做圆周运动，并通过曲柄、连杆、把圆周运动变为十字头、活塞杆的往复运动，活塞杆带动活塞在汽缸内往复运动，依靠汽缸内容积成周期性变化来压缩气体。

合成氨生产多采用六级以上压缩，汽缸列数多，运动部件与填料的数量也相应较多；机
身和曲轴的结构比较复杂；由于转速高，气阀、填料的工作条件不好；运转震动大，发生故障的可能性增加。

四列以上的对称平衡型压缩机，根据驱动电机位置的不同、可分为D型、M型和H型三种，如广泛用与中型合成氨生产的氮氢气压缩机6D32-250/32O型、6M32-274/32O型、和H22-165/320型等。

压缩机的结构形式虽然很多，但主要组成部分基本相同。

一台完整的压缩机组包括主机和辅机，主机有机身、中体、工作机构（汽缸、连杆、十字头等）。

辅机包括润滑系统、冷却系统、气路系统。

下面由主到辅、有由点到面对实际生产中的部分常见故障逐一进行分析。

—、气阀泄漏
气阀又叫活门，是压缩机主要部件之一，也是日常生产中最易损部件，同时也是压缩机数量最多的部件，如6D32型压缩机，单机气阀数量就有54个，其工作的好坏直接影响压缩机的生产能力、经济性和可靠性。

常用气阀按结构形式分为环状阀和网状阀、前者多用于低压段，后者多用与高压段。

气阀的组成主要包括阀座、阀片、弹簧和升程限制器四部分。

在装配时、依靠弹簧的弹力使阀片贴合在阀门座上，阀座和升程限制器用紧固螺栓连接起来，并用开口销固定。

气阀的作用原理是用来控制气体及时地吸入或排出汽缸，依靠气阀两边的压力差和弹簧力作用自动实现启闭，压缩机运行时、气阀随气缸吸排气频繁启闭，极易损坏，是生产中最常见的故障，日常压缩机停车检修，70％以上为更换气阀所致，因此、对气阀故障的准确分析和判断，为检修提供准确导向，提高设备运行周期非常重要。

气阀的损坏主要表现为泄漏，即部分失去止逆作用、阀片贴合的气道有少量处于常开状态、使阀片不能完成控制气体及时吸入或排出气缸。

当气缸处于从膨胀过程到吸气过程，此时、出口气阀应完全关闭、排出的气体无法倒流回气缸，入口气阀开启、受缸内外压盖作用，入口气体被吸入气缸，完成过程。

而出口气阀出现泄漏后，出口气阀不能完全关闭，部分加压后高温出口气体，其压力一般为入口气体的3倍左右，重新倒回气缸内，占据气缸部分容积，使气缸实际吸气容积的减少，降低输气系数，造成本段打气量的减少和功耗的浪费。

同理，当入口气阀泄漏时，从压宿到排气过程，入口气阀无法做到严密不漏，被吸入气缸的气体会由于压力升高，部分气体又通过泄漏气阀重回到气缸入口管线。

无论是出口还是入口气阀泄漏，造成的损失和危害都是同样的。

即打气量的减少和功耗的增加，在实际生产中具体表现为：
（1）本段（气缸内漏段）及后段压力下降，前段压力上升。

这是因为本段吸吸气量减少，前段供气量不变、，造成供需不平均所致。

(2）个别气阀(泄漏气阀)温度升高。

气体在气缸内经压宿后，压力升高，温度上升。

正
常情况高温气体应全部排汽缸后，进入中间、冷却装置，而汽缸泄露后，部分高温气
体会漏入汽缸，重复进行压宿升温，造成出口温度升高。

与正常气阀单向输气相比，
泄露气阀双向往返，使泄露气阀受热多而出现温升。

（3）个别气阀（泄漏气阀）声音杂乱无节奏，出现噪音或气流声。

气阀工作状态改变，
阀片或弹簧损坏，关闭时仍有气流通过而声音杂乱。

造成气流泄漏的原因主要是：长时间使用磨损严重或质量差造成断裂，气阀片被异物卡住，如油焦、灰尘、碳粒；弹簧弹性下降或断裂；气阀与汽缸间密封圈坏。

气阀泄漏较小时，可通过回路阀调整和控制压力，暂时坚持生产，如气体泄漏大或多个气阀泄漏，出现超温或超压现象时，就必须停机进行泄漏气阀的更换。

否则将会导致气缸润滑油在高温条件下迅速碳化，失去润滑作用和辅助密封作用，活塞磨损加大而造成损坏，活塞环由于串气而加剧超压和超温，使活塞工作状态严重恶化，甚至出现抱缸的重大事故，同时压缩比失调，压力超工艺指标，给设备、管道安全构成很大的威胁。

但气阀的更换要做到有针对性，就必须采用一系列手段，将泄漏气阀从众多气阀中判断出来，确定后全部更换，为检修人员的检修提供准确指导。

泄漏气阀要利用停车机会全部更换，确保检修质量。

尽量避免由于判断不准，造成损坏气阀的泄漏和正常气阀的多余更换，出现重复检修和检修工时的延长，给生产带来损失。

对泄漏气阀的正确判断并非易事。

压缩机低压段气缸一般都有多个进出口气阀，如6D32型压缩机，一、二段气缸各有12个，其中进出口均为6个，而且气阀间距较小，泄露阀门的异响，有时会互串，使声音响成一片，难以准确定位，另外气阀由于损坏部件和程度不同，响声也多种多样，干扰判断的准确性，所以操作人员在生产中要多听多练，积累丰富经验，精通气阀的工作原理，综合多种因素，确定气阀的泄漏与否。

一般采用`“看、听、摸”的方法进行判断。

“看”压力和温度有无变化，如某段温度下降，前段上升，温度异常上升，则可判断本段气阀有泄露现象。

此方法起导向作用，只能判断泄漏气阀所在汽缸，无法确定某一气阀，
还需进一步判断。

“听”；气阀正常工作时，其吸排气过程中发出的声音是均匀而有节奏，，一般也不会有杂乱气流声。

这是因为当气缸内气体压力加气阀弹簧力略低于进气压力时，入口气阀才开启吸气，当缸内气体略大于出口压力加气阀弹簧力时，出口才打开排气。

这两个过程缸内外压差小，所以听不到气流声。

当气阀泄漏后，吸气时，大于缸内3倍压力以上压力的出口气体漏回气缸，或排气时，缸内加压气体漏回入口管线，都有较大压差，产生不正常气流声，发出噪音。

依据上述理论，用听的方法判断泄漏气阀时，一般吸气时有杂音，是出口气阀损坏，排气时有杂音，是进口气阀损坏。

进一步确定是那一个损坏，就要借助听棒对每一个气阀分别探听，气流声大，噪音发实者为损坏气阀，同时结合阀盖温度的变化，综合多种因素，认真分析，确定漏气阀。

有时气阀会间断的发出尖叫声，这是气阀座和阀片之间被微小软金属垫位，此时压力表几乎没有显示，或尖叫时压力下降，间断时恢复正常，可暂不急于处理，此间因注意听其声音变化和压力变化。

多数情况下是软金属被气流带走，恢复正常操作，少数情况严重致使气阀损坏，只能停机更换。

此外，由于气阀压筒垫片压扁或脱出，致使整个气阀在气室内来回窜动，发出清脆的撞击声（类似撞缸）。

气阀顶丝松动，促使整个阀体上、下跳动，发出较大的响声。

这些故障一般采用紧阀盖或顶丝的方法即可解决，但原则上是低压段可带压紧固，而高压段（≥4。

0MPa）必须卸压后方可紧固，以防止意外危害事故的发生。

“摸”是指用手摸气阀盖感觉温度，它只局限于入口气阀，因入口气阀温度较低，一般在40℃左右，用手摸的方法最易发现入口气阀的故障和损坏，气阀盖温度明显高于其它气阀的，即使不用听声音，也可判断该气阀一定损坏。

而出口气阀温度都在110℃以上、不能采用手摸的方法，可用便携式远红外测温计，逐个测试，温度较高者为泄漏气阀。

但要注意有时个别口气阀弹簧变松，阻力减小，较其它气阀开启早，关门晚。

相对通气量大，温度回略高。

一般认为高于20℃以上为泄漏气阀。

正因为气阀在压缩机安全运转中所占的重要地位，对气阀的性能也提出了较高的要求，要求气阀：启闭及时，工作平稳可靠；关闭时严密不漏，阻力要小，余隙容积小，噪音低；有足够的强度和韧性，耐磨损，寿命长；结构简单，易于检修和更换、价格低。

使用厂家也要给气阀创造一个良好的工作环境，及时排净入缸前油水分离器内油水，严防气体带水带液；严格控制工艺指标，杜绝超温超压；增加气体入缸前除尘设施，保持气体纯净无杂质等。

可
有效延长气阀的使用寿命。

随着科技的不断进步，近几年新型气阀也不断推出，有的从结构上进行了改进、如：气垫阀、蘑菇阀、流线型气道阀。

也有从材料上进行了替代，如;工程塑料气阀等。

这些新型气阀用于生产，经过试验对比，各有优劣，适用于不同的机型和位置，但相对价格较高，各氮肥企业应根据自己的工艺特点和机型的不同，选择最适合、最经济耐用的气阀。

二活塞组件故障
压缩机的活塞组件包括活塞、活塞环和活塞杆，它是压缩机最主要的部件之一。

它的结构取决于压缩机的排气量、排气压力、被压缩气体的特性，活塞组件与气缸构成了压缩容积，有活塞杆带动活塞在气缸内往复运动来压缩气体，其工作的好坏直接影响本段的安全运行和打气量。

（一）活塞破裂。

大型往复式压缩机采用的活塞形式主要有盘式和级差式，一般用铸铁制造。

盘式活塞多用于有十字头的中压和低压气缸，为减轻重量，一般铸成中空结构，两端面用3~8条加强筋连接以增加钢性。

下步接触面承受活塞组重量，为了减少气缸与活塞的磨损，一般用轴承合金做出承压表面。

压缩机活塞常见故障是被打坏，甚至出现破碎。

在实际生产中具体表现为：气缸内出现无规则的撞击声，时有时无，声音时大时小；本段压力会出现下降和波动；严重时会产生剧烈撞缸。

出现以上情况应立即注意观察压力和温度的变化，认真分析，做出正确判断，做到及时处理，防止事故的扩大。

主要原因有：
（1）气缸发生液击，由于入缸前油水分离器积油水过多，或净化工序气体中带液，被气体带入气缸，因为液体具有不可压宿性，高速运动的活塞，
在无任何缓冲的情况下，迅速把32吨的推力撞向液体，使活塞瞬间受
到液体的反击力，对活塞造成严重的损害。

在生产中液击一般会有两种，
一种是压缩机在运行中，缸前分离器油水排放不及时，逐渐增多的油水
会有少量随气体带入气缸，此时会出现本段出口温度有不正常下降，气
缸有轻微撞击声，这种液击因带液较少，可挤入余隙容积，对活塞的损
坏也是轻微的，或者是发展较慢的损害，及时发现后，打开前分离器排
污阀，排净油水即可消除。

若不及时排放，带液量会逐渐增加，损坏也
就会加大，另一种是危害很大的液击，一般出现在压缩机启动瞬间，由
于开车前较多油水未排出，或分离器内件内漏较大，缸体有裂缝使夹套
冷却水漏入气缸。

等压缩机在启动时会出现严重液击，将会对活塞造成
损坏性的破坏，使活塞破坏，同时会对气缸、气阀和整个压缩机造成无
法挽回的破坏。

因此生产中要杜绝液击现象的发生，特别是开车时，要
按规定进行盘车，挤出缸内液体，排净分离器油水，确保活塞的安全。

（2）气阀破碎落入气缸。

气阀破碎有两种原因，一种是液击将气阀打碎；另一种是气阀顶丝松动，使气阀与气缸不断撞击而破碎。

无论是那一种，
破碎气阀都容易随气流掉入气缸，因气缸余隙只占气缸容积的3%~8%，
较大的气阀碎片，会受到活塞与气缸盖的夹击，造成活塞的损坏。

（3）活塞质量差，制造工艺差。

在实际生产中，曾发生过为了减轻活塞重量，在制造中有意减薄了活塞受力面与壳部，由于两端面刚性下降，在运转
中多次出现了，活塞体与壳部脱开的事故，给设备安全运行造成了很大
影响。

转速较高的压宿机，可采用组合式铝制活塞，两端面为铝合金，
活塞体为磷青铜。

直径较大的活塞采用焊接结构，可有效减轻活塞重量，
提高强度和刚性。

（4）活塞紧固螺母松动。

会使活塞在轴向往复撞击，时间过久而损坏。

此外，活塞杆受到载荷后，有时被拉长，而活塞确被压宿，在这种情况下，活塞与活塞杆之间可能产生轴向间隙。

另外，由于活塞和活塞杆线膨胀系数不同，也会造成两者之间的轴向间隙，这会造成活塞与活塞杆之间连接松动，在运转过程中产生撞击而损坏。

活塞被打坏后，要认真查找原因分析故障，视情况进行处理。

对生产中气缸内出现异常响，在停车时要注意对活塞的检查。

生产中若气缸中产生剧烈撞击，压力迅速下降，要立即紧急停车，拆缸检查，查清故障所在，不可活塞损坏就简单更换了事，还要消除引起活塞打坏的隐患，避免同类事故的再次发生。

对活塞的要求是: 必须有良好的密封性，并且具有足够的强度和刚性；活塞与活塞杆连接定位可靠；重量轻，制造工艺性好。

（二）活塞环串气
活塞环是密封气缸内表面和活塞间缝隙用的零件，同时还起到布油和导热作用，是压缩
机易损坏部件之一。

它是靠自身弹力、背压力、通道阻力、油膜阻力综合作用而密封的，一般用铸铁或锡青铜制造。

运行中气体经过第一道环后，压力约降26%，第二道后降低至10%，第三道后降低到7、6%，因此前三道就可满足生产密封的要求，除高压级磨损大外，其它不易采用过多道树而增大功耗。

在生产中，有时会发现某段压力下降，出口温度出现超温，很像是气阀泄漏，而对气阀进行判断，却无明显损坏。

在压缩机开车加强时，稍有倒气，气缸就发出气流摩擦声，甚至会发出不规则的金属声响，这些现象就是活塞环常见故障串气的典型表现。

压缩机低压段气缸多为双作用，活塞的一面处于排气过程时，另一面却正处在吸气阶段，活塞环密封不严时，排气一面的部分加压气体会串入另一面低压气体中，因加压后气体温度较高，串入低温气体后，会升高常温气体温度，当再被压缩时，温度将升高更大。

正因为部分加压高温气体在活塞两边互串，反复压缩，使出口气体出现异常超温。

另外串过的这部分气体占据吸气容积，造成本段打气量减少，压力下降。

引起活塞环串气的主要原因有：（1）气缸供油中断。

在气缸内表面形不成油膜，无法配合活塞的密封，而出现串气；
（2）气缸冷却不好，气缸内壁温度高，润滑油注入缸内迅速氧化分解；
（3）活塞环质量差，达不到技术要求；
（4）使用周期过长，未按设计寿命更换，出现断裂。

活塞环出现串气后，应立即检查气缸注油是否正常，测试气缸回水有无超温，若加大注油量和冷却水量，仍无改善，应停车更换损坏的活塞环，更换过程要注意彻底清除缸内活塞环碎片，安装新环时开口要错开180℃，保证检修质量，再开车后达到最佳技术状态。

（三）活塞杆断裂。

活塞杆是连接活塞和十字头的重要部件，在运动中把十字头的往复他推动拉力转给活塞，其工作中受力较大。

活塞杆由优质碳钢锻造加工而成，表面进行氮化处理，在实际生产中易出现突然断裂，这是一种较为严重的突发事故，若不能迅速正确地处理，将造成前段压力急剧上升，甚至出现严重超压而爆炸，这是因为本段活塞杆断裂后，活塞在气缸内停止运动，也就停止了本段的压宿输气，并且由于本段已无运动负荷，打破了压缩机主轴的受力平衡，使相对列传动机构运动严重失衡，产生剧烈撞击声，引发不可预测的设备事故。

造成断裂的主要原因有：
（1）余隙容积过小，活塞杆受热伸长而撞缸；
（2）出现严重液击，使活塞杆负荷急剧增大而断裂；
（3）本段压力长期超压，或改造增设负缸，使负荷过大；
（4）装配质量不好，活塞装偏，中心没有对准，活塞杆与气缸填料不同心；
（5）过期使用，活塞杆疲劳，造成强度下降而断裂。

活塞杆断裂一般较为突出，事前大多也无征兆，此多为活塞杆疲劳和负荷过大所致。

但也有时传动部件出现松动，使活塞杆处于变动负荷中，不断受到撞击，特别是十字头连接器处的松动，长期下去，最易造成活塞杆断裂。

因此对传动机构和十字头处的松动响声，要及时停车检查消除，尽量避免设备的疲劳运行，减少活塞杆断裂事故的发生。

活塞杆断裂时会发出剧烈的撞击声，要迅速判断准方位，果断紧急停车，在盘车检查中，那列活塞杆不再运动既为断裂。

三、轴瓦故障
轴瓦是压缩机传动机构的重要部件之一，包括主轴瓦、曲轴瓦、十字头，其中曲轴瓦在实际生产中，由于摩擦负荷大，受力复杂，发生故障的几率较高。

下面主要介绍去轴瓦常见故障分析。

大型压缩机多采用滑动摩擦，曲轴瓦可有效减少曲轴与连杆大头等磨损，而且易于更换。

轴瓦分为厚壁瓦和薄壁瓦，适用于不同的机型，轴瓦的耐磨材料是巴氏合金，它具有减磨性的锡基和铅基轴承合金，巴氏合金摩擦系数小，又优良的减磨性能和良好的韧性、导热性、低热膨胀系数、耐蚀性、但熔点低。

因其质地软、强度低，常将其丝或粉喷涂在钢基体上制成轴瓦。

曲轴瓦的主要故障是非正常磨损和烧瓦，非正常磨损是指轴瓦在使用过程中，在远没有达到设计寿命时，短期内巴氏合金损坏脱落，造成曲轴损伤，摩擦增大，运动间隙变大，引起的设备事故。

烧瓦是指压缩机在运行中几分钟内。

由于轴瓦工作条件急剧恶化，引起轴瓦温度迅速上升至巴氏合金熔点以上，造成轴瓦耐磨材料熔化烧坏现象，轴瓦磨损的主要原因有：
（1）缺油和断油。

润滑油脏，含杂质多，油路堵塞，使供油不畅，造成轴瓦供油不足或断油，引起轴瓦与曲轴出现油膜强度低或干磨而损坏。

（2）润滑油不合格。

油中胶性物质会造成润滑油在摩擦面上分布不均；含有水分会破坏油膜；粘度太低不易形成油膜；粘度太高不能均匀分布。

（3）轴瓦润滑部分有蛈屑杂质。

铁屑等高硬度杂质，进入摩擦面，会划伤轴瓦耐磨层，造成磨损加大，是轴瓦在短期损坏。

（4）检修安装质量差。

轴瓦间隙不合适，太紧使摩擦增大；安装偏斜，造成轴瓦面
局部受力，单位面积上的比压过大；未固定好，会引起轴向移动和径向移动，
造成部分巴氏合金脱落。

（5）轴瓦质量差。

烧瓦的原因在生产中多为油路堵塞而断油，曲轴磨偏或轴面拉伤严重，造成短时间轴瓦温度升高而烧坏。

轴瓦磨损后，会表现出在曲轴箱内有敲击声，一般会有从小到大的过程，多为3~5天，巴氏合金脱落后，轴瓦运动间隙将会增大。

磨损也相应增加，如不停车检查更换，对轴面危害将会越来越大，烧瓦一般发生较快，开始时，会发现曲轴箱呼吸器出现冒烟现象，若不及时发现，不但冒烟不断增大，到一定程度就会出现敲击声，这已经到了严重烧瓦的程度。

在生产中发现轴瓦温度升高，或出现敲击声，应立即查找原因进行处理，可先调高油压，降低油温，处理无效后应停车检查。

发生烧瓦应立即停车检修，避免由于处理不及时，使曲轴面拉伤或磨偏。

生产中曾发生过因忽视曲轴箱敲击声，未及时停车检查处理，而造成曲轴面严重拉伤，最后只有将大轴送回厂家修理，给生产造成了无法估量的损失，因此，要高度重视曲轴对故障分析，及时判断排除，保证设备的安全生产。

四、管路振动
管路是指气路系统管路。

由于往复式压缩机的活塞运动速率是不断变化的，并且各级瞬间的气量供需不平衡，吸排气有间歇性，造成气体压力，流量的周期性变化，呈脉动状态，影响压缩机的打气量，增加功耗，并引起设备、管线振动。

管路振动会影响管道连接的强度和密封性，导致管道及支架的疲劳破坏，又是会使相邻交叉管道相互磨损，因其漏气和着火，甚至造成厂房、基础的振动。

振动的原因主要是管路机械共振，因为管路本身是一个弹性系统，只要在管道上有激振力作用，就会引起管道机构振动，但气流脉动时，由于压力的脉动变化，在管道拐弯处就会有周期性的激振力作用，造成管路系统的振动。

管路系统根据配置情况，支承类型和位置，以及边界条件也有自己的一系列固有频率。

如果激发主频率等于管路的基本固有频率，则发生机械共振，此时管路振动会很厉害，管道内产生很大的应力。

造成管道疲动破坏。

减小管路振动的措施主要有以下几点：
（1设备缓冲罐，就象一支柔性弹簧，起隔离振源的作用，使脉动的气体进入缓冲罐后，速。