进口压缩机活塞杆断裂分析与处理

刘 静

中油济柴集团成都压缩机厂机械动力研究所 成都市

一、概述

分体式压缩机，动力部分为CAT燃气发动机，压缩部分为进口GE压缩机，两只压缩缸均为7.25英寸，双缸双作用。机组主要用于天然气增压处理。机组型号RTY700MH7.25×7.25，介质为含硫天然气，排量16×104m3/d，进气温度0～35℃，进气压力2.5～3.5MPa，排气压力 6.9MPa。

二、运行中出现的问题

2013年1月24日凌晨，增压站C机因压缩机振动大报警停机，主控室通知设备维护班组到现场检查。首先对机组进行手动盘车检查，盘车无卡阻且无异响。拆开压缩一缸和二缸十字头侧盖，检查十字头锁紧螺母、刮油盒和填料盒无松动。再次手动盘车，无卡阻无异响。在用气马达盘车过程中，听到压缩一缸有异响，判断压缩缸内存在故障。设备维护班组拆开压缩一缸两个进气阀及两个排气阀，发现阀窝有金属碎末。拆下余隙头，拉动活塞时，发现活塞杆能够轻易拿出，判断活塞杆断裂。压缩一缸进气阀见图1，活塞杆端断裂处见图2，活塞端断裂处见图3。

三、故障原因分析

1.现场情况

现场工况，进气压力 2.5～2.6MPa，进气温度 15～18℃，出口压力 6.85～7.15MPa，转速1100r/min。利用GE压缩机选型软件进行工况校核，机组负荷率为64%，故排除超负荷使用情况。

2.原因分析

图1 压缩一缸进气阀

图2 活塞杆端断裂处

压缩机在运行过程中入口气体中带液，导致压缩机吸入液体，因液体不可压缩性，并不能及时排出，导致活塞运动受阻而导致活塞杆断裂。气缸和气阀处无明显积液，并非液击致活塞杆断裂。

润滑不足，导致活塞环磨损，而且磨损越大应力越大，循环应力综合作用使活塞杆断裂。活塞拆出时（图 4），除有少量金属碎末，可以明显看到活塞上布满润滑油，并非此原因导致活塞杆断裂。拆卸后的活塞组件见图5。

有固体异物掉入缸内，固体不能压缩，无法排出，导致活塞运动受阻而引发活塞杆断裂。检查时气缸内虽有少量金属碎末，但没有较大块的固体异物，检查气缸和气阀，没有金属脱落的现象，且气缸内部、余隙头处都无明显拉伤和撞击痕迹。排除有异物的可能。

活塞杆的制造质量或活塞杆装配质量存在问题。活塞及杆组合安装完成之后，活塞杆受应力最大的地方是活塞的锁紧螺母和十字头锁紧螺母处（图6），但活塞杆断裂的位置并不是在这两个位置，说明可能断裂处活塞杆的制造质量存在问题。原有装配质量不佳，可能是气缸水平、活塞杆跳动超差，导致十字头、活塞、活塞杆不在一条直线上。

图3 活塞端断裂处

图4 拆卸后的活塞

图5 拆卸后的活塞组件

四、预防措施

图6 十字头锁紧螺母

十字头锁紧螺母预紧力尽可能均匀，按技术要求安装。设备开机前认真检查入口情况，避免带液，防止水击。设备出现振动异常时应立即停机检查，避免发生事故。更换活塞杆后，至今机组运行良好。

为了减少故障发生，建议用户严格监测机组运行参数的变化，并及时反馈机组运行情况。要求服务站加强对机组异常情况的判断，如排温、振动等，同时需要补充完善保养内容，确保机组长期、稳定运行。