往复式无油润滑压缩机易损件常见故障分析

贾宏潇

【摘要】往复式无油润滑压缩机是燃气行业中的重要生产设备，是气体增压过程中不可或缺的关键环节。在实际生产过程中，压缩机是故障率相对高发的设备之一，其使故障率也是企业在日常生产中必须面对的问题。在这些故障中，尤其以易损件的故障最为普遍。

【关键词】压缩机 易损件

一、气阀

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。据某石化公司对压缩机的故障统计，气阀故障引起的停机次数占总停机次数的85%以上，减少停机损失将带来可观的经济效益。

1、阀体

从设计的角度讲，阀体首先要有足够的强度，为了达到压缩机的排量，要设计出足够多的气孔。通常气孔是直的，即气缸压出（进入）的气体通过直线（垂直于工作表面的直线）到达阀片（或气缸），而有些压缩机为了增大进排气量会把导气孔设计为弧形，使气流变成螺旋状，进而使气缸吸入或者排出更多的气体，提高机械效率。

2、阀片

阀片等运动元件有一定的质量，阀片与导向块之间有摩擦力，环状阀片经常采用柱形（或锥形）弹簧等结构，决定了阀片在开闭运动中不容易做到及时、迅速。由于阀片的缓冲作用较差，通常磨损严重。阀片的损坏主要包括：

疲劳损坏——由于阀片承受着频繁的撞击载荷和弯曲交变载荷，阀片容易产生疲劳破坏。主要破坏形式是撞击载荷引起的径向断裂。

阀片磨损——环状阀片与导向块工作面之间产生的摩擦磨损，会减弱阀片强度，降低使用寿命。磨损量过大时，阀片可能卡死在导向块上或者失去密封作用。环状阀片在工作时转动，将引起阀片边缘磨损。

介质腐蚀——压缩介质本身有腐蚀性或介质中含有水分，工作时冲刷阀片，破坏阀片表面保护膜，在阀片局部地方出现腐蚀麻点或空洞，引起应力集中，产生腐蚀疲劳破坏。

3、弹簧

弹簧在气阀中的作用是使气阀正常打开或关闭。从设计的角度讲，弹簧的弹力要符合要求，弹力过大时，会使进气不足或不能进气，使气缸内进气量减少甚至产生负压，排气时则会使排气量减少温度升高；弹力过小时会使进排气阀无法正常关闭。弹簧歪斜会使弹簧变形时与弹簧孔壁发生摩擦磨损，强度下降而断裂。另外积碳过多，也会加速弹簧的磨损，并使弹簧表面腐蚀，产生麻点、凹坑，引起应力集中，加速弹簧疲劳破坏。经常遇到的问题是弹簧一侧磨损或断裂，产生原因应该是弹簧发生偏斜与孔壁摩擦。

二、活塞环、填料环、刮油环

1、活塞环和支撑环

活塞环装入气缸时，由于材料本身的弹性，产生一个对气缸壁的预压力。也就是说在工作时活塞环直接与汽缸壁发生摩擦，而汽缸壁的表面粗糙度很低，压缩气体时是靠活塞环和汽缸壁的接触面密封的，所以如果气缸内进入杂质，或者活塞环自身含有较硬杂质，就有可能将汽缸壁划伤，或者活塞环表面不均匀损坏，进而影响密封效果和压缩效率。所以活塞宜环采用耐高温、耐磨的非金属材料，在气缸内有较硬杂质的时候，使活塞环先损坏，进而保护气缸不被拉伤。

通常气体从高压侧第一道环逐级运动到最后一道环时，每一道环所承受的压力差相差不同。第一道活塞环承受着较大的压力差，并随着转速的提高，压力差随之增高。第二道承受的压力差降低，以后各环逐级减少。这就是为什么活塞环，尤其是高压缸一侧的活塞环磨损比中间严重的原因。

2、填料环

填料环是将气缸内气体与下部机械传动部分隔离的重要部件，主要作用是密封，使被压缩的气体不会沿活塞杆流动。通常采用多级密封的方式，使气缸内的高压气体逐级减压。经常遇到的问题是：

（1）压缩机停止时，填料环不能很好地密封，但是运转时可以正常密封。这是因为静止时温度相对较低，填料环与活塞杆不能很紧密的接触，导致气体沿活塞杆方向流动，开机时由于温度升高，填料环产生形变，使其可以填补活塞杆间的微小缝隙。这种情况可能是填料环的表面粗糙度不够高，或填料环内部有一定的应力。

（2）压缩机运转时和停止时都不能很好的密封。填料环加工精度不够或者公差错误，导致表面粗糙度不够，或者间隙过大，填料环平面不能起到良好的密封作用，或活塞杆磨损。

（3）填料环达不到额定的使用寿命。

（4）填料环过热导致变软、融化。主要原因是填料环弹簧预紧力过大和材料的问题，预紧力过大会加大填料环与活塞杆的摩擦力，进而产生大量的热，使填料环融化变形，也有可能是填料环材质、加工不合格。

（5）填料环弹簧断裂或变形。这种情况常发生在填料环单瓣上，是由于填料环受力不均匀，单侧受力，或者填料环发生倾斜，填料环两端厚度不同也会导致受力不均匀。此时，单瓣填料环会对弹簧产生一个切向力，由于活塞是往复运动，会使这种切向力加剧，长时间运转就会导致弹簧断裂。也有可能是弹簧质量不好，加工时有微小的瑕疵，往复运动加上自身的震动使金属疲劳，进而断裂。

3、刮油环

刮油环主要有单级非金属整环刮油环和多级金属分瓣刮油环两种：

（1）非金属刮油环挠性好，能够更好地贴合活塞杆，受热后膨胀能够使贴合面变得更紧密，结构简单，维修更换方便。但由于只有一道环，所以一旦环上有气孔、杂质等制造缺陷，在使用时或者使用一段时间后就会影响到刮油效果，而且由于装配时是要嵌入到外壳里面，检修时几乎必须要破坏刮油环才能拆卸，这样即使刮油环没有问题，也必须要更换新刮油环，造成浪费。

（2）金属刮油环主要有铝质和铜质两种，经过试验，铝制刮油环的效果没有铜质刮油环好，原因主要与材质的密度有关，铝制刮油环材质相对比较疏松，分子间的间隙更大，加工后得到的表面粗糙度更大，使得刮油环与活塞杆产生微小的缝隙，造成漏油。分瓣式刮油环工作原理类似于填料環，通过逐级降压的方式，将润滑油分流。金属刮油环导热性能好于非金属刮油环，热膨胀系数小，由于其结构特殊，所以磨损时可以提供径向补偿，使用时间更长。

结束语：在实际生产中，维修人员会遇到各种各样的问题，这里列举的只是一些常见问题。但无论什么样的问题，只要以科学的角度，合理的分析，配合理论的指导和经验的总结，不断的探索和研究，相信都会迎刃而解。