浅谈活塞式压缩机常见故障

2011-02-09王占军

河南化工 2011年4期

王占军 ,王莉

(中国石化中原油田分公司天然气处理厂 ,河南濮阳 457162)

石油化工及化肥行业中,气体的压缩必不可少,而作为往复式压缩机由于压力范围广,效率高、适应性强,在石化及中小氮肥行业中的应用则更为广泛。但它存在着外型及质量较大、基础较大、气流较脉动、易损件多、增加检修工作等特点,往复式活塞压缩机在使用过程中正确的检修及保养显得尤为重要。

正确的检修对装置的开工率、出力率及降低吨成品的成本都十分关键,笔者接触活塞式压缩机多年,现就活塞式压缩机故障诊断及处理做一介绍,以供探讨。

1 曲柄销轴瓦的偏磨

连杆将作用在曲轴上的力传递给活塞,又将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动,中国石化中原油田分司天然气处理厂一台压缩机在一段时间内频繁出现一级曲柄销瓦偏磨损坏、乌金脱落的事故,且偏磨的方向一直不变,主要从以下几方面进行了分析处理。

①仔细检测了曲柄销轴承的间隙,十字头销与十字头及连杆大、小头瓦的间隙,十字头与滑道的六点间隙,以及曲柄销轴的椭圆度,更换了新的十字头销,保证了各部间隙。②连杆大小头孔的平行度,利用专用工具检测,十字头销孔对于一级曲柄销轴的平行度,也利用专用工具进行了检测。平行度≤0.02～0.03 mm范围内。③活塞杆的跳动,全行程设计值≤0.07 mm,也在设计范围内。

在以上 3点均得到确认无误后,检修机组后开车仅 3天,仍发生曲柄销瓦的偏磨,最后发现由于曲轴联轴器的对中存在着问题,导致曲轴的最远端发生偏斜,最为明显,从而造成了曲轴销瓦的偏磨,通过重新找正曲轴与电机的同轴度及调整主轴瓦的间隙,彻底解决了曲轴销瓦偏磨的问题。

2 曲柄销轴颈的损坏

我单位压缩机改造后,运行一级活塞力的偏大,一级曲柄销瓦的比压偏大。频繁损坏一级瓦、一级活塞及连杆。

轴承瓦承受最大比压为:

式中:Rmax——轴承最大支撑压力,N;

d——轴承内径 ,mm;

b′——轴承计算宽度 ,mm,对于薄壁瓦b′=b(轴承宽度),对于厚壁瓦b′=b-2r,r为轴承两侧圆角半径。

对于大中型压缩机,主轴颈及曲柄销轴颈轴承的许用最大比压分别为 4∶9.0和 5∶9.0。在检修质量保证的情况下,通过调节曲柄销瓦的合理间隙,改善供油状况,油路及油压调节,形成有效油膜,并通过对一进压力的调整,选用合适比压的轴瓦,解决了由于不平衡导致的轴瓦的损坏,也进而解决了曲柄销轴颈的损坏。

3 十字头销的处理

压缩机运行中十字头销端面压紧螺钉断裂及十字头销的脱落,会造成十分严重的事故,因而对于十字头销与连杆小头瓦的间隙应十分注意;另外更为关键的是十字头销锥面与十字头体的配合应无间隙,因为在理论上讲一旦存在间隙,接触便为线接触,对传递力及机组稳定性影响很大,因而要求配研接触面积应在 80%以上,如新进的备件销子与十字头销孔存在间隙一定要按十字头销孔的锥度修配十字头销子。对于十字头锥孔切不可修研,因为一旦修研十字头锥孔,很可能造成以后销子的轴向位置的改动,对定位及润滑油的供给产生影响,如销子的偏差过大可通过测量径向尺寸,对车床上进行定位修锉,再行研磨,但最好还是采用合适的备件锥销。

4 活塞杆尾部的连接

应注意检查连接是否牢固,螺母锁紧力矩必须在规定范围内,以防松旷。

5 活塞及活塞杆的损坏

2台压缩机在使用中均出现了一级活塞碎裂及活塞杆的断裂情况,活塞杆与活塞的连接一定要牢固准确,活塞杆的定位台肩与活塞的中心线垂直度符合要求,活塞的两端轴肩与活塞杆支撑面要配研,并按规定的紧固力矩紧固,两半活塞 (铸铝)的结合面应贴合紧密不得出现内外圈的结合面的间隙,此点应十分注意,因为内圈结合面的间隙会产生交变应力,缩短活塞的寿命,而外圈的间隙造成活塞内部腔内进入压缩气体,使内部容积在一定程度上成为气缸的余隙容积,对压缩机的效率及活塞的寿命均有不良影响,因而组装活塞各部应仔细检查研合。另外,受力面的机械性能及光洁度也对活塞杆的寿命影响较大。

活塞尾杆端面受力面的比压:

其中:p为活塞力,D、d分别为压力体作用于尾杆端面接触面的外、内圆直径。

此面的光洁度及硬度值要求较严,使用前应仔细检查,光洁度一般要求 Ra 0.8以上,渗碳层应为细密的马氏体组织,不允许有针状或网状的游离渗碳体。否则易造成受力面拉毛,严重影响活塞杆的使用。

6 活塞杆跳动的异常处理

一般情况下活塞杆的跳动作为压缩机找正的最终验证结果,应在允许范围内,在气缸与十字头滑道正确对中的情况下,允许的活塞杆水平径向跳动量应为一个公差带即:±0.000 15 mm/mm行程,最大不超 ±0.064 mm,而垂直径向跳动也应考虑活塞杆的挠度等情况略有变化。即使超差也是在打表过程中由一侧到另一侧,数值持续增减变化,只要采用重新调节水平及各方向串动定位即可给予消除。而在检测过程中发现如下异常情况。在活塞运动过程中,活塞杆垂直方向跳动量一直较好,而仅在两侧死点突然发生大范围跳动变化,水平跳动较好,在排除各部间隙连杆大小头瓦间隙、十字头间隙、气缸死点间隙等的影响后,发现活塞环越程出现问题导致了活塞杆跳动量的突变,处理方法为将气缸内壁的磨损台肩磨削去除,调节好活塞环越程值,进而消除了活塞杆跳动量的异常现象。