往复压缩机常见故障原因分析及对策

往复压缩机常见故障原因分析及对策扬子石油化工公司芳烃厂　(江苏　210048)　初泰安

摘　要:石化、炼油企业装置中的往复式压

缩机常常因某些原因发生故障,造

成停机,影响安全生产,并给企业

带来经济损失。在分析了由活塞密

封环、气阀及机组管道振动引起压

缩机产生故障的原因基础上,提出

了相应的解决办法。

关键词:压缩机　活塞密封环　气阀　振动

往复式压缩机是石化装置中的关键设备,必须保证其高负荷长周期运行。目前,企业为了追求高效益,常采用双机运行。往复压缩机易损零件多,如活塞密封环、活塞、气阀等,并常常伴随有机组的振动。这就对设备管理部门提出了新的要求。分析压缩机常见的故障原因,采取相应措施,对高效安全生产具有重要意义。

一、活塞密封填料环泄漏

密封故障主要表现为活塞杆与填料环摩擦磨损严重,从而导致密封泄漏量超标,活塞与填料腔中有粉状沉积物,故障已严重影响了安全生产的正常运行。

11进入机组的工艺介质夹带颗粒物

现场检修有时会发现在压缩机气缸及填料密封腔体中有大量沉积物,这些沉积物是由工艺介质夹带过来的微细固体粉尘或结焦的碳组成,其硬度往往很高,其在密封腔处的沉积必然会造成密封填料严重的磨粒磨损,从而大大缩短了填料密封环及活塞杆的使用寿命。通过调整工艺使压缩机参数达到设计要求,在气体进机组前将微细颗粒降至最低,必要时可加气固分离器,分离掉这些颗粒杂物,就可避免气缸、填料摩擦副之间的磨粒磨损。

21活塞杆组合密封环紧箍力过大

往复式填料密封中活塞杆与填料密封处于相对运动状态,填料环通过抱紧活塞杆来实现对介质的密封,填料环的抱紧力由弹簧及环径向压差来实现。显然,弹簧的紧箍力越大,填料对活塞杆抱紧力越大,活塞杆与填料环的相对摩擦就会越严重,摩擦产生的热量就越多,从而造成填料环使用初期温升非常高、磨损特别厉害。由于填料环常用填充聚四氟乙烯制成,其热膨胀系数较大,初始阶段产生的摩擦热量若不能被及时带走,填料环热膨胀变形大,加上填料环弹簧紧箍力大,摩擦磨损加剧,形成了一个恶性循环,经过短短几天的剧烈磨损,当填料对活塞杆的抱紧力趋于减小,即摩擦力减少时,伴随着温度的下降,填料环迅速收缩,填料环与活塞杆之间的缝隙增大,介质泄漏量增加,最终密封失效。

解决办法是在总体结构不变的前提下,更换活塞密封环,调整活塞密封环与缸体之间的间隙,或采用自润滑性能、耐磨性能更好的材料制作活塞环和填料环,再者可适当降低弹簧紧箍力,设计引入间隙密封。

31填料密封盒冷却水流量偏小

填料密封盒部位的温升主要是由于填料环与活塞杆剧烈的摩擦引起的,这些摩擦热量应被及时带走,实际上由于填料密封盒用水与缸套用水采用的是并联形式,填料密封处的管程长且压降大,因而导致填料盒冷却水流量不够,摩擦热量不能被及时带走,影响了填料的正常使用寿命。通过适当增大循环水压力及流量,使循环水及时带走活塞杆与填料环摩擦产生的热量,控制填料盒处的温度不大于60℃。

二、气阀故障分析

11润滑的影响

(1)润滑油的选用　对于气缸和填料的润滑,润滑油的粘度和抗焦性是必须考虑的指标。在满足润滑的条件下,应尽可能地选用低粘度的润滑油,润滑油粘度低,其残炭值变小,氧化安定性和热稳定性增强,在高温下不易变质。同

23运行与应用　Operation&Application 技术与应用 通机行业的专家读本

通用机械　2004年第9期　

时,可改善油品的流动性和挥发性。当油注入气缸并完成润滑任务后,使其迅速离开工作部位,避免在高温停留时间过长而在气缸内产生结炭。再则又可降低压缩机的比功率,节能效果显著。抗焦化性能主要通过残炭来衡量,残炭越大,油品在气缸中结炭倾向就越大。

润滑油的正确选用,对于气阀及气缸的使用寿命至关重要。过去选用13号压缩机油,有大量的结炭生成,严重缩短了气阀的使用寿命。而用L—DABl50#压缩机合成型油后,结炭现象大大减少,气阀的使用寿命大大延长。

(2)气缸注油量大小的影响　注油量在操作规程中对每级都有具体的规定,但在操作中人们往往偏于保守,使注油量偏大。压缩机气缸中的过剩润滑油会导致活塞环的“粘附”,并在长期的运行中卡死。因为过量的油局部聚集在活塞环后面的槽中,并在压缩温度影响下变稠和炭化。卡住的活塞环,降低了活塞和气缸之间的气密性,并且沿着活塞环泄漏出来的气体破坏气缸壁上润滑油膜,加重活塞环与气缸壁之间的磨损。与压缩气体一起离开气缸的过量润滑油玷污排气阀,又由于此处温度较高,过量的润滑油在此焦化,这将导致气阀不能严密关闭,使排气量显著降低,压缩机消耗功率增加,同时加快气阀阀片的磨损和损坏。

所以,在保证气缸润滑的条件下,尽量减少注油量。在每次气阀或气缸打开时,检查此时气缸的润滑情况,如果气缸内油较多或结炭较多,则说明注油量偏大,开车时稍微调低注油量,这样经过几次调节就会找到合适的注油量。理想的状态是最小的注油量达到最佳的润滑(既充分润滑,又少焦化)。在国外也有定期向压缩机内喷射蒸汽或适当的雾状溶剂来清洗气缸和阀门的例子。

21气体中异物的危害

(1)气体污物的影响　污物主要是指铁锈、细小的砂粒或腐蚀性粉粒,通往压缩机气流通道中脱落的各种颗粒,有时甚至是上一次阀门故障时遗留在压缩机气缸内的残留物。这些污染物加剧了阀件的磨损。弹簧圈间的异物会使弹簧迅速损伤,并对其他阀件的使用寿命产生直接的影响。同时,这些污物也同样增加气缸、活塞环、填料环的磨损。所以,在检修中,要严把各级入口分离器和入口管线过滤网的检修质量。在长时间的停工检修时,此系统要用氮气保护,防止内壁大气腐蚀。

(2)气流夹带液体　在生产中经常遇到气体带液或压缩气体液化,这些液体会牢牢地粘在阀门上,并由于体积模量大而可能损坏阀座。此外还会稀释气缸内的润滑油,加速机械零件的磨损。如含有不饱和烃,在高温下还会产生聚合反应,并进一步炭化,这样也会加速气阀的磨损。例如某新氢压缩机的氢气由制氢和连续重整供应,它们不含H2S和不饱和烃,在夏季制氢有时会少量带液。于是,可在系统前加一个气液分离器,进行第一步脱液,然后再进入口脱液罐进一步脱液。其次,为防止每级入口气体液化,入口管线都加伴热,气缸冷却水的温度控制在比气体入口温度高5～10℃。

31启闭件动作异常

启闭件动作异常的情况包括锤击和颤振,是气阀设计不当或由于气流造成的扰动以及吸入或排出管中由共振和压力波动产生的影响。

(1)锤击　在压缩机正常运转情况下,当活塞把气体推出气缸时,排气阀在开启过程中更易产生锤击现象。有些气阀是采用缓冲阀板进行缓冲的。启闭阀片时,要克服启闭件惯性。如阀片惯性很大时,则其启闭所需时间要比惯性较小时所需时间长得多。对惯性力较大的阀片,由于其关闭滞后,致使推动阀片关闭的不是阀片弹簧而是回流气体,这样就会引起启闭件和阀座的锤击。这种锤击现象通常可根据启闭件和阀座接触面出现的斑点辨认,它所发出的咔嚓声通常在压缩机外可听见。采用减少行程或增加弹簧伸缩量的方法来调节阀片的启闭时间,或者在条件许可的情况下,启闭件改用轻质材料,可以解决以上锤击问题。

(2)颤振　当通过阀门的气流不足以将启闭件全部顶至阀盖上时,就会产生颤振,此时启闭件会在阀座和阀盖之间发生颤振。这种现象会加速弹簧的磨损。如启闭件再和阀座和阀盖撞击若干次,则还会加速启闭件本身的磨损和疲劳破坏。阀门关闭时同样还可能出现锤击现象。如启闭件表面没有阀片弹簧冲击的痕迹,或者当启闭件显露扭曲迹象时,可以肯定颤振的存在。减低行程或选用轻质弹簧可以消除颤振现象。

三、压缩机管道的振动

11振动原因分析

引起往复压缩机及其管线振动的原因主要有

33

MT工业媒体 技术与应与 运行与应用　Operation&Application

通用机械　2004年第9期