活塞杆沉降监测系统在往复式压缩机中的应用

贾 嘉

（新疆独山子石化分公司乙烯厂，新疆 独 山子 8 33600）

一、简介

某石化厂从国外引进了一台往复压缩机，型号为：B254-4118N3.3，4列对称平衡式，进口及出口参数分别为：135kPa(A)@14℃、3.4MPa(A)@35℃，转速：425r/min，行程：240mm。

该机组配备了活塞杆沉降监测系统。外商在调试该机组时，给出了机组活塞杆沉降监测值的范围(表1)。如果达到此值，说明支撑环已磨损较大，必须立即停机，否则就会损坏活塞和缸体。

表1

二、监测原理

活塞支撑环磨损后活塞下沉，导致沉降传感器与活塞杆的间隙变化，并引起间隙电压的变化。传感器测得的杆沉降值与支撑环的磨损量成正比。

具体测量原理如图1所示。

A=测量值B(L1+L2)/L1

图1

需将一些特定的机组参数输入到监测系统中进行计算，包括连杆长度、活塞杆长度、活塞行程和传感器定位距离。

三、运行情况

在外商给出的参数中，一级活塞杆沉降监测值ROD51830的高报值为1.5mm，二级活塞杆沉降监测值ROD51831的高报值为1.4mm，三级活塞杆沉降监测值ROD51832的高报值为1.0mm，四级活塞杆沉降监测值ROD51833的高报值为0.8mm。

也就是说，一级活塞杆沉降监测值ROD51830在初始值602μm的基础上增加1 500μm，达到-2 102μm时，该值报警，显示红色。

具体如下表2。

表2

机组运行一段时间后，二级活塞杆沉降监测值(ROD51831)在DCS上变红，显示报警。这表明二级活塞支撑环有磨损，且磨损量已经达到高报值1.4mm，此时需要对支撑环进行更换。

报警后机组又运行了一段时间。但为避免出现磨缸和积累经验，决定停机检修。

四、检修情况

停机后，对压缩机进行全面测量，数据如表3。

表3 mm

1.测量各级汽缸缸体与活塞的间隙。

在缸体与活塞之间的圆周均布的四点进行测量，并取活塞上部及下部同一贯线上的值。

从数据上看，二级缸缸体与活塞环间的间隙不均匀，明显大于其它缸。特别是活塞的上、下间隙差值，一级为1mm，二级为4.1mm，三级为0.5mm，四级为0.5mm。

表明二级活塞的支撑环已严重磨损，导致活塞杆下沉，监测仪表ROD51831报警是正确的。

2.测量支撑环厚度。

从表3的测量数据来看，二级活塞的支撑环厚度同新环相比，已磨损了2mm，而其它缸的活塞支撑环磨损量，最大才0.2mm。

3.测量活塞环厚度。

从活塞环的测量数据(表4)来看，活塞环没有磨损。

表4 mm

五、数据分析

根据外商提供的资料，压缩机活塞支撑环槽的深度数据及支撑环的尺寸如下(表5)。

表5mm

从表5可见，二级缸支撑环的理论磨损量为2.8mm，停机检修时发现，二级缸支撑环实际已磨损了2mm，虽然还有0.8mm的磨损量可用，但已接近磨损极限，停机检修的时间掌握恰当。

从测量数据来看，外商出于安全考虑，活塞杆沉降值的下限值给的相对小些。如二级活塞杆沉降监测值(ROD51831)为1 920μm，实际上该值还可以放大一些。

六、改进措施

由于该机组输送介质为1 600kg/h的氢气，该氢气用于下游的PSA装置，每延长运行1天，可产生很高的经济效益。

若要使监测值最大限度地真实反映活塞支撑环磨损的实际状况，又要确保活塞不发生磨损，这就需要维护人员注意以下事项。

1.机组在开机前，首先需对探头的零点进行校核。使沉降值的起点为零，这个步骤可在Bently仪架上实现。若沉降值的起点调不到零，也要确保每次调整时，起点都保持一致。

2.当机组运行一段时间后，活塞在汽缸中的位置会由于热膨胀而抬高，当机组在额定负荷下运转约4h后，应重新设置监测模块的零点。

3.从沉降值A的计算公司A=测量值B(L1+L2)/L1中可以看出，连杆、活塞杆长度、活塞冲程、传感器的定位，确定了比例系数(L1+L2)/L1，因此必须确保其准确性。

4.活塞杆在往复运动中会产生轻微的弯曲，同时，十字头与滑道间存在间隙，往复运动中，十字头会有轻微的上下移动。在零点调整时，要考虑到这些因素。

七、运行周期

通过一段时间的摸索，压缩机活塞杆沉降监测值，已

能较真实地反映支撑环的磨损程度，压缩机的运行周期已从6个月延长至8个月。下一步的目标是通过与检修时测量数据的对比，进一步优化活塞杆沉降监测值，使其最大限度地反映支撑环的真实磨损量，为企业增效。

[1]屈梁生．机械故障诊断学[M].