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浅谈压缩机常见故障及分析

作者:未知

  【摘要】往复式压缩机具有高压力、低噪音、效率高等优点在油(气)田及长输管道气体工业中得到广泛的应用。但是往复式压缩机在使用过程中常会发生故障,造成设备无法正常运行,不仅影响了企业的安全生产,也给企业带来一定的经济损失。本文主要分析研究往复式压缩机常见故障的原因,对提高生产效率,节约生产成本,提高无故障运行时间有着积极意义。
  【关键词】往复式压缩机
  故障
  原因分析
  一、行业发展基本概况
  天然气工艺用压缩机主要有2种形式,即往复式压缩机和透平式压缩机。透平式压缩机以其噪音低、易损件少即长时间无故障运行有保障、单机排气量大、更适应于单系列的工艺流程等特点,在西方工业国家的压缩机行业中一枝独秀,但其具有制造、安装精度高、热效率相对较低、排气压力一般在15MPa左右、对气质要求高、维修难度高、一次投资大等特点。往复式压缩机在有平面尺寸较大、单机排气量相对较小、易损件多即无故障运行时间相对较短等缺点的同时,具有高压力、低噪音、效率高、可靠性高相气量调节时排气压力基本不变等优点而在国内天然气工业仍得到广泛的应用。
  二、压缩机的工作原理
  活塞在气缸内的来回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、排气四个过程,如此不断循环,将低压气体升压而源源输出。基本結构组成:(1)传动机构:曲轴、轴承、连杆、十字头、皮带轮或联轴器;(2)工作机构:气缸组件、活塞、气阀和填料组件;(3)机身。
  此外,三个辅助系统:润滑系统,冷却系统及安全和调节系统。
  往复式压缩机发生故障的部位基本上是由下列三部分组成:(1)传递动力部分一曲轴、连杆、十字头、活塞销、活塞等零部件的故障;(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的故障;(3)辅助部分包括水、气、油三路的各种冷却器、缓冲器、分离器、油泵、安全阀及各种管路系统方面的故障。
  三、常见故障分析
  从反映故障状态的监测参数(征兆参数)上可分为两大类:一类故障征兆表现在机器的热力参数变化上,如机器的排气量变化,吸、排气压力变化,各部分温度变化以及油路、水路故障所表现出来的热力参数变化;另一类故障征兆表现在在机器的动力性能参数变化上,如压缩机主要零部件的缺陷、磨损、损坏和断裂故障所表现出来的机器振动和不正常声音,还有各种原因引发的管道振动。
  1.压缩机排气量降低的原因很多,大部分属于气流通道受阻,内、外泄漏,余隙过大、转速降低等方面的问题。
  2.温度不正常包括压缩机吸、排气温度过高,气缸、轴承、活塞杆、机体等各部件过热。前者属于介质在压缩过程中的状态不正常产生气体温度过高,带来气缸、阀门积炭、磨耗和零部件变形、损坏。后者发生过热的原因是摩擦发热过大,或者摩擦副润滑、冷却状态恶化。
  3.往复式压缩机由于存在旋转惯性力、往复惯性力及力矩,将会引起机器和基础的振动。除了这种机械运动引起的振动之外,往复式压缩机由于间歇性吸气和排气,气流的压力脉动还会引起管路振动。如果气流脉动频率恰好与气柱或管道自振频率相同,就会产生管道共振,这种共振将带来严重的后果,不仅引起压缩机和基础、管道各连接部分松动,严重时甚至会振裂管道。
  4.压缩机油路包括油泵、注油器以及油路系统中的过滤器、冷却器、管路压力表等部分。故障主要表现在油压偏低、偏高、油温过高,油量不足,局部润滑不良,注油不正常等方面。油路系统的故障会引发机器摩擦、发热、烧损、咬死等一系列问题,必须查明原因,及时处理。
  5.气阀工作状态的好坏是压缩机技术发展的核心问题之一,往复式压缩机有60%以上的故障发生在气阀上。气阀一旦发生故障,马上影响压缩机的产气量,降低效率,浪费能源。阀件破损后碎块落人气缸,引起气缸拉毛,活塞和活塞环损坏,带来更为严重的问题。气阀故障,主要是阀片、弹簧破损,气阀密封性差,阀片的开启时间和高度不对以及安装中产生的问题。
  6.往复式压缩机的活塞杆断裂事故也较常见,据报道约占重大事故的25%左右,对于使用比较普遍的对称平衡型压缩机,活塞杆断裂的事故率达到51.5%。活塞杆断裂,不仅损坏活塞和气缸,而且还由于其他零部件的连锁性破坏,使易燃、易爆或有毒气体向外泄漏,带来人员伤亡、生产装置毁坏等一系列严重事故,因此在操作中必须予以足够重视。活塞杆发生断裂的地方多数是在活塞连接处与十字头连接处。
  7.曲轴是压缩机中传递动力的重要运动件。由于承受较大的交变载荷和摩擦磨损,所以对疲劳强度和耐磨性要求较高。曲轴一旦断裂,将使曲轴箱、连杆、十字头或活塞等发生一系列连锁性破坏。曲轴多数发生拐臂处断裂,曲轴断裂的原因如下:(1)压缩机地基与电动机基础发生不均匀沉降,使联轴器严重不对中附加载荷,曲轴承受巨大的附加载荷;(2)压缩机超载或在紧急停机时产生的剧烈冲击;(3)安装不正确或工作中气缸轴线发生变化,与曲轴轴线不垂直,使曲轴承受附加弯矩。
  8.活塞发生卡住、咬住或撞裂的原因:(1)润滑油质量低劣,注油器供油中断,发生干摩擦,因摩擦发热,阻力增大被卡住、咬住;(2)气缸冷却水供应不足或气缸过热状态下突然通冷却水强烈冷却,使气缸急剧收缩,(抱缸),把活塞咬住;(3)气缸带液(例如,制冷压缩机吸人蒸发器中的液体造成“冲缸”;压缩机吸人气体太潮湿,气体被压缩后有水分析出,发生气缸“水击),可撞裂活塞,甚至击破气缸;(4)气缸与活塞间隙太小;(5)气缸内掉人活塞螺母、气阀碎片等坚硬物,活塞撞击时碎裂;(6)活塞材质不良、铸件质量低劣,强度达不到要求。
  四、结束语
  往复式天然气压缩机组的结构复杂,零部件多,机构之间联系紧密,某一部分发生故障,往往会引起整台设备的瘫痪,导致整个装置停工,造成很大的经济损失,甚至危害人身安全。因此,需要不断提高机械设备的可靠性、可用性、可维修性、经济性与安全性,以提升系统效率和降低能耗,确保生产安全、平稳运行。
论文来源:《商情》 2019年9期
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