浅析压缩天然气加气母站往复活塞式压缩机机械故障及处理方法

张 伟,姜 田,宋佳骏,石函之,李 莹,黄莉莉

（中国石油辽宁销售高速公路分公司,沈阳110000）

0 前言

往复活塞式压缩机顾名思义为活塞在气缸内往复运动实现气体压缩和输送的压缩机，其包括机体、气缸、气阀、活塞、填料函、刮油环、曲轴、连杆、十字头、润滑系统、分离器等部分，当曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运动的过程中，即可以完成压缩天然气加气母站气缸内的进气、压缩、排气循环过程，所以往复活塞式压缩机发生机械故障，直接影响压缩天然气加气母站的正常运作。

1 压缩天然气加气母站往复活塞式压缩机机械故障

1.1 气阀发生故障

气阀在往复活塞式压缩机中主要起到气缸内气体的吸入和排出作用，是一种机械自动阀门，阀片和弹簧发生问题都会导致气阀故障，据不完全统计，60%的压缩天然气加气母站中往复活塞式压缩机机械故障都是由气阀故障导致，润滑油是往复活塞式压缩机运转中有效抑制表面摩擦的工具，但高温高压环境中易形成碳化物，使其散热效率下降，易发生气阀及相应管道堵塞，在压缩机正常运作的高压气流中蕴含的微小固体颗粒会产生对阀片的强烈撞击力，致使阀片受损，其附着于阀片表面会使其腐蚀，封闭性差；另外，阀片与升程限制器在其运作的过程中不可避免的会发生碰撞，时间积累会致使阀片断裂，除此之外，往复活塞式压缩机在压缩天然气加气母站运作过程中，气阀弹簧一直处于周期性的压缩和伸长状态，弹簧表面质量不良、弹簧选择不合理、弹簧断裂等都会使阀片的开启闭合作业不科学，致使压缩天然气加气母站的正常运作受到严重冲击[1]。

1.2 活塞环故障

活塞环其功能是对活塞与气缸之间的缝隙进行封闭，所以其性能的稳定性直接关系到压缩天然气加气母站压缩容积是否发生侧漏，而且也会影响往复活塞式压缩机自身活塞与气缸壁直接的摩擦效应，当活塞环的开口间隙过小时，发生受热膨胀开口就会消失，致使活塞环在气缸内膨胀，接触面积内的的热点不易扩散，会使气缸壁面原有的保护油膜受热损坏，严重时会直接致使活塞环发生断裂、电机超载、气缸断裂、电机烧毁等重大机械事故，另外，活塞材料的弹性也直接影响其功效，当弹性过大或多小时都会使其活塞与气缸壁产生的摩擦力加大，使压缩天然气加气母站的往复活塞式压缩机的工作效率受影响[2]。

1.3 气缸过热

压缩天然气加气母站往复活塞式压缩机其气缸温度正常应低于160摄氏度，但因温度长时间超出规定而导致气缸过热、气缸内润滑油炭化，阻塞管道和气阀等结构的问题却较常见，通常情况下是冷却系统中的冷却水含量不足，润滑系统中的润滑油储备不足，或起到吸气和排气功效的气阀相关结构发生变形或破损，使部分压缩天然气重新返回气缸加热气缸壁，除此之外，维修人员应考虑到气缸与十字滑道是否处于同心位置，不然强烈的摩擦力也会是气缸的温度快速上升。

2 针对压缩天然气加气母站往复活塞式压缩机机械故障的处理方法

2.1 针对气阀故障的处理方法

为防止阀片端面积中存在杂物，维护人员应尽可能提升工作介质的过滤精度，在保证润滑油的润滑作用的同时降低其用量，而且阀片的材质应结合压缩天然气加气母站的气体介质进行灵活选择；针对性的扩大升程限制器与阀片的接触面积，使其碰撞产生的集中应力得到有效扩散，延缓撞击过程的阀片断裂问题；在选择气阀弹簧时应考虑到应力对弹簧表面的磨损，尽量避免螺旋压缩弹簧，当其内外表面发生损伤时应及时维修或更换，以免更大的故障发生，高温和渗碳等现象也会使其表面质量受损，应定期维护；选择的弹簧规格应统一标准，不可过大或过小，不论机械加工还是后期的热处理过程都应遵循处理技术，科学完成[3]。

2.2 针对活塞环故障的处理方法

针对活塞环问题，维护人员可以在选择活塞环的环节结合工作经验和专业知识进行科学细致的选择，从源头上杜绝问题发生，压缩天然气加气母站进气压力一般在3.0mpa以下，且变化幅度小，所以往复活塞式压缩机可以起到很好的增压效果，为避免活塞环故障，维修人员应对其进行有油润滑，缓解磨损问题的严重程度，对其气缸体和冷却体进行定期严格检查，当发现问题时应及时解决，必要时进行更换；对冷却水管路进行改造，使其既达到良好的散热效果，而且减少水分对气缸的腐蚀；必要时要添加过滤器，使其被压缩天然气中的杂质得到控制，在此基础上加强日常的检修工作，及时发现问题并解决，在这个过程中需注意，在必要的更换器件的过程中必须选择生产厂家的原配件，避免口径过小或弹性差异等引起的新问题。

2.3 针对气缸过热的处理方法

冷却系统不仅可以使气缸和被压缩的天然气的温度得到有效降低，而且气缸内的润滑油可以较长时间内具有良好弹性，延长炭化的时间，使往复活塞式压缩机的整体运作可靠性和安全性更加有保证，所以当发现冷却系统中冷却水供应不足时，维修人员应及时进行填充；为减少器件之间产生强烈的摩擦而致使器件过热或破损，润滑油储备必须充足，当发现气缸与十字滑道不处于同心位置时应及时进行修正，由此可见气缸过热问题主要是针对性处理，全面防范。

3 结论

通过上述分析可以发现，往复活塞式压缩机在压缩天然气加气母站正常运作过程中占有十分重要的地位，但由于其工作量大，在运行的过程中必然会发生诸多继续故障，维修人员只有全面准确的认识故障，并能够灵活、全面、及时的进行处理，才能使压缩天然气加气母站的可靠性、安全性和实用性获得保证。

[1]苗刚.往复活塞式压缩机关键部件的故障诊断方法研究及应用[D]。大连：大连理工大学，2013.

[2]吴军超.往复活塞式压缩机常见故障的分析[J].化工装备技术,2011,03(04):65-67.

[3]渠汝涛.往复活塞式压缩机关键部件故障原因分析[J].科技创新与应用,2014,07(24)：111-113.