活塞式压缩机问题分析与优化

王卫宇

摘 要：在化工行业中，压缩机必不可少，活塞是压缩机由于压力范围大、效率高、适应性强，在企业中应用更为广泛。该篇从工艺介质、活塞环的材质及数量、气阀等方面介绍了活塞压缩机的故障分析及处置措施，对活塞式压缩机的使用与维护有很高的借鉴意义。

关键词：活塞环;气阀;组分;粉末

1 设备概述

我公司采用4TDS130型4级活塞式氢气压缩机（图1），电机功率560KW，额定质量流量390kg/h，一级进气压力160kPag，四级排气压力3500kPag，转速490r/min。主要由工作腔、传动部件、机身及辅助部件组成。工作腔直接用来压缩气体，由气缸、气缸套、气阀、填料、活塞及活塞杆组成。压缩升压后的氢气供氢化系统的合成炉进行反应。在设备运行4000h时，压缩机二级排气温度、压力出现比设计值高的情况，是公司平稳经营的风险隐患，因此解决压缩机二级排气温度、压力高的问题迫在眉睫。

2 拆解情況

经过拆解发现各级气阀、缸体（图2）堆积黑色粉末，其中三、四级粉末较多，四级活塞环磨损严重（图3）。

活塞环经过专业测量，已超过磨损极限7.8mm，无法正常使用。

3 原因分析

通过多方面的观察分析、专业测量发现造成上述问题的原因主要有以下几方面：

3.1经分析压缩氢气中混入硅烷气，进入压缩机的硅烷气高温分解，压缩机缸体内产生的硅粉，在活塞作功时，活塞环与硅粉接触摩擦，导致缸体内附着活塞环磨损的黑色粉末。

3.2 由于压缩机气缸内粉末的存在，导致四级活塞环异常磨损速率较快，在气体压缩过程中，使四级气缸内少量气体窜入平衡腔。由于三级吸入口直通平衡腔，因此导致三级吸气压力升高，二级排气受阻，进而使得二级排气压力升高。此状况会随着四级活塞环磨损的加剧愈发严重，最终会使得二级排气压力明显升高（温度同时也上涨），超过压缩机报警值甚至导致跳车。

4 优化方案

改善压缩机各级活塞环和导向环（特别是四级活塞环）的耐磨性能，提高部件使用寿命，延长压缩机正常运行时间。

建议改善工艺，减少进入压缩机的硅烷气，减少压缩机内产生的粉末量，延长压缩机部件使用寿命。

增加活塞环、导向环数量的技改一是可以将原机活塞增加活塞环槽和导向环槽数。

经拆解发现三、四级粉末较多，分析增加级间过滤器可以解决。针对机组二级排气温度高的问题，考虑增加冷却器。

在气阀设计上，减小1&3&4 级气阀余隙容积，加大2级气阀余隙容积，通过槽道和升程设计，将各级气阀的关闭角控制在170°～180°之间，气阀运动部件增加减震栓，避免产生谐频共振、避开阀片产生震颤和延迟关闭的运行区域，减低气阀在运行过程中的内泄漏。

5 结语

通过此次的优化改进，清楚的认识到该活塞压缩机问题根源，为后续的使用与维护提供了重要依据。同时活塞压缩机在设计制造、检修维护是，要充分考虑以上几个方面。针对不同地区、不同工况，设计、装配参数要结合当地实际条件而定。

参考文献：

[1] 周国良. 压缩机维修手册[M].北京：化学工业出版社.2010