压缩机十字头的改进探究

谢文丽

摘 要：文章分析了整体式天然气压缩机十字头故障的原因，提出了针对性的改进措施，确保了机组的正常运行。

关键词：压缩机；十字头；改进

1 压缩机十字头简介

十字头主要由铸钢材料制成，上下的滑履采用了碳钢材料，且承压表面挂有轴承合金。压缩机十字头销具备直形销与锥形销两种 类型，且均安裝于十字头销孔中，以便输送润滑油。在运动过程中，十字头属于往复直线运动活塞杆以及摆动运动连杆间的构件，具备导向作用，且连杆分为开式与闭式两种结构。在开式结构中，连杆小头在十字头体外，十字头两侧为叉形连杆，且连杆质量较大，制造流程较为复杂，因此开式结构连杆仅适用于少数立式以及V型压缩机中。闭式结构的连杆放在十字头体内，十字头销将其与十字头有效连接，其加工环节简单，因此得到了广泛使用。

根据活塞杆与十字头连接形式的不同，十字头可以分为法兰连接、螺纹连接、连接器连接以及锲连接四种类型。其中螺纹连接结构简单，一般采用双螺母并紧方式预防松懈，但在每次检查后需要调整气缸与活塞的余隙容积。法兰连接与连接器连接的结构可靠，且便于调整，使十字头可免受螺纹中线与活塞杆中心线偏差影响，但其结构笨重，因此多使用于大型压缩机方面。锲型结构较为简单，可以将锲作为整个系统的安全销，但这种连接模式无法调整气缸中的余隙容积，因此经常被使用于小型压缩机方面。

2 天然气压缩机简介

动力部分、压缩部分、仪表控制部分以及空冷气总成等均属于天然气压缩机的组成部分，其中一级压缩设备为机组，运行时，两个配备的进口动力缸系统会随之辅助运行，具备双缸作用，且两个压缩缸运行时会保持6度夹角。在天然气增压处理工作中，机组占据十分重要的位置，未检查出故障时，机组已经正常运行了约5万小时。同时，工作时，机组内进气温度会保持在35摄氏度左右，压力保持在1.3MPa至1.4MPa，排气压力范围为4.5MPa至4.8MPa。运行期间，工作人员发现机组发出异常声响，之后开始监听检查，三分钟后，异常声音突然变大，并伴随出现敲击声响。之后工作人员立即停机检查机组，发现其存在振动故障问题。

3 十字头故障排查

在停机检查后，工作人员发现机组动力缸十字头部位发生破裂，甚至出现头销退出问题。之后继续检查，发现十字头存在明显的磨损问题，且高温也导致巴氏合金被烧熔。

现场检查中，工作人员进一步拆卸，发现机身存在烧熔的巴氏合金，动力连接杆处的润滑油也开始烧焦，并出现裂痕。但动力缸曲轴并未发现明显的磨损与损坏问题，机身部件也未出现磨痕，但动力缸十字头销部位出现明显磨痕。

4 故障检查原因分析

十字头部位出现故障，其原因可能为以下几个方面。一是滑道与十字头巴氏合金存在接触不良问题，以致十字头因较大的摩擦力而被严重磨损；二是润滑油中混入杂质，导致润滑不良；三是十字头与滑道之间的间隙不符合标准要求，存在较为严重的振动问题，磨损十分严重；四是十字头连接处与活塞杆之间存在应力，运行过程中极易出现接触不良问题。

（1）检查瓦面与滑道接触面。

工作人员检查后发现，瓦面划痕较为明显，为了确保满足既定的安装标准，作业人员通过打磨处理划痕，有效解决了滑道与瓦面接触不良问题。

（2）检查润滑油。

工作人员检查滤网，发现油质较为干净，不存在任何杂质。同时发现十字头表面也未发现镶嵌的颗粒。为了确定是否存在泄漏问题，工作人员对油路换热器进行试压，排除了润滑油影响因素。

（3）检查十字头与滑道间隙。

压缩机故障十字头加工面直径为540毫米，其与滑道允许间隙值为0.14至0.42毫米。在滑道中安装十字头，测量其与滑道间隙值，实测发现，间隙值在标准范围内，十字头与滑道之间的间隙并未超出标准值。

（4）检查十字头与活塞杆连接。

检查十字头与活塞杆，发现两者共同连接于一个圆柱形的凹洞中，活塞杆可以通过键槽插入，且可以利用圆形垫铁调整活塞之间的间隙。为了避免活塞与活塞杆发生圆周运动，工作人员为机组安装了键槽配合键，且确保活塞杆、圆柱形凹洞以及十字头等水平重合，这样便可以利用圆柱形凹洞检查滑道巴氏合金面与十字头之间的中心体。

检查时委托制造厂家加工直径为130毫米的圆柱体，为了确保其与圆柱形凹洞进行有效配合，工作人员还加工了找正支架，并将其作为百分表表杆。之后安装表杆与假轴，并确保竖放十字头，在十字头瓦三个部位分别安装三块百分表，确保每块表可以均匀测量巴氏合金瓦的三个点。之后调整十字头与滑履之间的垫铁，保证两个合金瓦面与十字头水平中心距离一致。在每个瓦面中选择九个点，具体见下下图。之后开始测量十字头瓦面的跳动值，发现A、D、G的跳动值要远大于其他跳动值，由此判定，十字头摩擦受损的位置为A、D、G三点。因此，十字头发生故障的原因子碍于十字头滑履瓦面与其水平中心及活塞杆的中心发生偏离问题，导致十字头出现滑动摩擦，产生的热量导致滑道温度升高。

5 故障改进措施

由上分析可知，滑履瓦面与十字头及活塞杆中心偏差属于十字头故障的主要原因，但由于十字头与滑道间隙符合标准，且检查后发现十字头受伤瓦面不存在裂纹、起鼓等问题，可以断定，研磨刮削处理十字头瓦面与滑道后可以继续使用。对于滑道面的A、D、G三点应使用假轴进行处理，并着色检查滑履瓦面的B、E、H、C、F、I等位置，确保滑道与滑履瓦面的接触面积大于75%。之后在检查九个点的偏差，并将其调整至0.05毫米内。工作人员维修过程中存在较多的刮削行为，装入滑道中的十字头与滑道之间的间隙超出了0.05毫米，未在标准范围内。对此，技术人员将厚度为0.1毫米的垫铁增垫至十字头上、下滑履调整垫铁处，确保滑道与滑履瓦面的上间隙保持在0.3毫米左右。同时还更换了动力缸的连杆铜套，并进行了重新检查。处理安装十字头后，压缩机运行正常。

6 结语

对压缩机十字头故障进行改进处理后，再次试车中故障消失，滑道温度也保持稳定，振动现象减轻，在72小时氮气100%负荷试车过程中，机组也顺利通过。这表明，在解决十字头瓦面与滑道、活塞杆中心线平行度问题方面，企业采取了正确有效的措施，使机组可以保持正常的运行状态。

参考文献：

[1]刘亚勇.往复式压缩机十字头及其活塞环故障分析与处理[J].化工管理，2015（09）.