某装置往复式压缩机故障分析

何金霞，江 枫，崔永健，张国文，陈 永

（中国石油独山子石化分公司设备检修公司，新疆独山子 833699）

0 引言

某装置往复式压缩机型号为DW-38/6.5-X，对称平衡式二级压缩，生产厂家：无锡压缩机股份有限公司，介质为低压燃料气，介质温度50～100 ℃，转速371 r/min。2020 年5 月12 日，对压缩机前期运行记录做了充分分析后进行检修，往复式压缩机气封填料泄漏计划检修。由于长周期运行，压缩机介质的限制，造成气封填料杂质较多，介质中含硫多以及焦化碳粉通过系统管网过滤器只能过滤一部分，不能全部净化，造成压缩机压缩气体介质杂质多，这与上游提供的工艺气体有直接关系。在整个生产工艺流程中，压缩机是非常重要的一台设备，如出现故障就会使再利用的燃料气不能及时排放，影响环境和节能增效。该压缩机输送燃料气，对连续性作业生产的大炼油装置，对正常环保、节能生产是极为重要的。因此，根据需要，对设备的工艺提出了更高的要求，以便满足日常环保、节能生产的需求，优化设备来输送介质气体，尽量减少含硫和含碳粉的物质。该压缩机运转过程中，会出现种种故障，因而对该设备故障进行分析及故障处理，有利于今后维护设备提升生产效率。

1 往复压缩机工作原理

往复式压缩机工作原理主要是通过内部曲轴运动而将连杆带动起来，之后连杆末端的活塞也会因此而开始做往复式运动。在活塞往复运动作用下，缸内气体容积呈现出规律性的增大或减小：当活塞运动到右侧，压缩机气缸容积会因此增大，此时进气阀开启而排气阀门关闭将外部空气吸入。随后活塞运动到左侧，气缸容积减小，此时排气阀打开而进气阀关闭，从而完成气体压缩工作。现场实际工况见图1。

图1 往复式压缩机现场工况

（1）往复式压缩机活塞在气缸内的往复运动与气阀相应的开闭动作相配合，使缸内气体依次实现膨胀、吸气、压缩、排气4 个过程，如此不断循环，将低压气体升压后输出。

（2）往复式压缩机基本结构组成：传动机构：①曲轴、轴承、连杆、十字头、联轴器；②工作机构：气缸组件、活塞、气阀和填料组件；③机身。

（3）3 个辅助系统：润滑系统、冷却系统及安全和调节系统。

（4）往复式压缩机发生故障的部位：①传递动力部分：曲轴、连杆、十字头、活塞销、活塞等零部件；②气体的进出及其密封部分气缸、进气和排气阀门、弹簧、阀片、活塞环、填料函及排气量调节装置等部分；③辅助部分包括水、气、油3 路的各种冷却器、缓冲器、分离器、油泵、安全阀及各种管路系统方面。

2 往复式压缩机常见故障

2.1 气封填料密封泄漏

实际的运行中，因往复式活塞压缩机气封填料密封失效而导致的设备停机、维护和更换作业中，对拆卸下的往复式活塞压缩机的组件分析发现，其密封环具有不同程度的破损，出现密封环拉簧断裂，断裂拉簧嵌入密封部位导致密封实效。

2.2 排气温度高

容易受介质的影响含硫固化物堵塞压缩机通道。还有就是含有焦化粉尘物质，如果过滤器不能充分过滤，对过滤器做到日常清洁与维护，粉尘杂质易造成堵塞机体，压缩机内部排气阀易造成损坏等，造成压缩气体循环回流，使压缩气体温度不断升高；另外这些粉尘和结硫固化物粘在压缩机冷却器气路管壁上使冷却器导热性能急剧下降，从而导致压缩机排气温度升高；由于气体是多组分气体，高温下有些组分汇聚合成胶状物，堵塞气阀，卡住活塞环等，氢气在压缩过程中产生的热量高于其他组分产生的热量，因此，氢气组分含量升高也可以造成压缩机排气温度升高。同样也会导致压缩机排气温度升高。

2.3 压缩机拆检情况及处理措施

2.3.1 拆检情况

压缩机气封填料有结晶物卡涩（图2、图3），介质杂质造成气封填料卡涩失去回弹，造成气封填料无法与活塞杆有效接触，失去密封的作用；中间填料也是同样的问题，造成中间填料密封效果不佳（图3）刮油环组件有磨损，刀口有磨损；活塞缸体表面有泥状残留物（图4）；气封盒填料弹簧断裂（图5）。

图2 气封拆卸有结晶物卡涩

图3 中间填料拆卸有结晶物

图4 刮油环组件外侧三六瓣有泥状物

图5 气封盒填料弹簧断裂

2.3.2 处理措施

由于介质气体含有多种杂质，造成气封填料容易磨损，对气封填料配件重新更换测量，保证气封填料在气封盒内起到密封作用，压缩机气封填料介质杂质有油泥，造成气封填料卡涩失去回弹，造成气封填料无法与活塞杆有效接触，失去密封的作用，对新更换的直三瓣和斜直三瓣填料进行测量，75%接触于轴上，有效和轴产生密封效果；部分气封填料弹簧疲劳老化造成断裂，直、斜三瓣填料失去作用，不能起到密封作用，更换新弹簧，中间填料中有油泥和结晶物，造成中间填料密封效果不佳，进行更换和改进；刮油环组件有磨损，刀口有磨损，造成封油效果不佳，进行更换；活塞缸体表面有泥状残留物，进行清理。

重新组装气封填料，更换直三瓣和斜三瓣填料；调整气封轴向间隙（图6），对气封盒与调整垫子结合处车削0.15 mm（图7），轴向间隙在0.35 mm 左右（图8、图9）；中间填料对波形弹簧弹力进行计算，调整轴向间隙，对阻流圈内径车削5×0.30 mm 槽（图10），有效形成气膜，更好起到阻流的作用；更换刮油环，对刮油环封氮风处直三瓣和斜三瓣填料轴向间隙进行调整用调整垫子进行调整；检查活塞、十字头紧固螺栓和完好情况，上紧螺母后，用齿式防松片进行防松，不能遗忘翻起锁片，进行防松处理。

图6 测量波形弹簧压缩量

图7 气封盒车削0.15 mm

图8 调整轴向间隙中间填料调整垫圈重新车削

图9 气封盒大盖氮风压盖端面车削0.10 mm

图10 中间填料阻流圈内径处车削5X0.30 mm

3 预防措施

3.1 及时清理冷却装置

在检修作业中，应注意及时清理冷却装置水线、视镜、水套等，避免水垢和外来杂质堵塞，对冷却水入口加过滤网，保持清洁。

3.2 工艺管线入口过滤器定期清理

压缩机的入口过滤装置是进行气体回收的第一道防线，加强入口过滤器管理，才能从根源上提高燃料气回收效率，可更换适用度高的过滤网，加大清理频率，预防后期杂质堵塞过滤网，过滤网目数不能过高，这样会加重压缩机消耗功率。

3.3 减少有害物质含量

控制气中氨含量，减少它与酸性气体反应而产生硫化铵或碳酸铵结晶，这次检修可以看到有结晶的现象。

4 检修注意事项

（1）注意装气封盒大盖油线接头有正反，不能装反。

（2）装气封组件保持清洁，直三瓣填料在高压侧，胶皮圈装到位，分体装配时，防止气封填料组件脱落，上气封大盖时注意水线和油线孔的位置，上紧螺母要均匀。

（3）十字头锁片和活塞螺母锁片要锁住确认。

（4）起吊时，注意指挥和捆绑方式，起吊部件要有倒链以精确调节。

（5）装刮油环时注意刀口方向朝向曲轴箱侧。

（6）中间填料注意装配填料顺序，直三瓣填料和斜三瓣填料的顺序。

在关键部位加大关注力度，尽量避免故障发生。

5 结束语

综上所述，该低压瓦斯气回收压缩机排气温度高的故障经常发生，不仅导致瓦斯泄漏，造成严重安全事故，还容易引发一系列设备故障，降低生产效率，形成恶性循环。因此相关人员应对此种现象引起高度重视，从故障根源出发，剖析日常引发排气温度过高的因素，加强对压缩机运行的巡检力度和监督，优化冷却循环水质量，积极维护机组冷却装置，为低压瓦斯气回收压缩机的正常运行提供保障。