活塞压缩机检修中常见故障及处理措施

2020-02-17程治国王保利

山西化工 2020年5期

程治国，王保利

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西长治 046200)

1 活塞压缩机简介

活塞压缩机是工业生产中最常见的机械设备，在各行各业都有很广泛的应用。通过活塞的反复运动，活塞压缩机可以将工业用气增压至满足生产的需求，或者输送到其他任何地方。按照活塞式压缩机作用气体的不同可以分为脱碳压缩机、新氢压缩机、富气压缩机、原料尾气压缩机、燃料气压缩机和氢气压缩机。

在实际的使用工况下，不同的活塞压缩机实际运行工况也各不相同，下文将详细论述每一种活塞压缩机的常见故障类型及处理措施。

2 活塞压缩机检修中常见的故障类型

2.1 脱碳压缩机常见故障类型

脱碳压缩机常见故障类型是压缩机两侧的填料容易泄露，氮封超压。填料泄露是由于脱碳压缩机两侧的活塞杆存在不同程度的磨损，活塞杆的磨损导致压缩机填料函中的填料对活塞杆补偿失效，产生径向间隙，最终使得填料泄露。氮封的作用是：1) 凡是对气体有密封要求的，如爆炸气，应设有氮封。2) 在靠近压缩机气缸侧，还有填料密封，然后是氮气密封，并且往复式压缩机的密封主要靠填料密封，里面有几组填料环，起减压作用，气缸内的压缩气体从气缸往外经过一组填料后压力逐减，它们通过前面泄露过来的压力压着填料环迫使它压在这一填料室的壁上，起到密封作用，有些和梳齿密封一样，还是会有泄露，这样经过很多次之后，泄露出的气体到隔离室的就很少了，此时氮封就起作用了，由于氮气的循环流动性，可携带泄漏出的气体到放空，起到监控填料密封是否工作正常的作用。3) 氮气本身是惰性气体，可以用做氮封，防止密封系统的油品高温氧化，发生爆炸。4) 如果没有氮封，则泄露出来的介质聚集在汽缸与中间接筒的隔离室，与空气一起形成爆炸气，危险极大[1-2]。

根据详细拆检发现，氮封超压是因为漏气回收管路不通，导致泄露的气体无法及时排出憋压所致。

2.2 新氢压缩机常见故障类型

新氢压缩机常见故障类型主要是磨损过快，首先是一级气缸支撑环、活塞环磨损程度过高，其次是二级气缸套有不同程度磨损。新氢压缩机供给氢气，所以进出口的氢气压力差值较大，为了保障高压力的氢气供给，往往要采用多级反复压缩的方式，这就导致了气缸零部件的磨损会比较严重。根据拆机检查的情况，一级气缸的支撑环和活塞环的磨损十分严重，但二级气缸内部未见明显磨损。

2.3 富气压缩机常见故障类型

富气压缩机常见故障类型为一级气缸滑道靠近曲轴侧有5 cm的磨损间隙，二级气缸轻微磨损。富气压缩机是催化裂化的重要设备，工作原理是将富气(轻质有机气体)进行压缩后送入吸收系统进行分离。磨损及间隙的存在会导致气体的泄露、压缩达不到目标压力等问题。

2.4 原料尾气压缩机常见故障类型

原料尾气压缩机最常见故障类型是二级气缸排气的温度过高，尾气是经过PSA变压吸附的高温气体，高温尾气的长期作用导致了二级气阀阀盖O型圈被高温碳化。碳化后的气阀阀盖密闭性和韧性都会受到严重影响，使设备无法正常运行[3]。

2.5 燃料气压缩机常见故障类型

燃料气压缩机常见的故障类型有二级气缸支撑环、活塞环磨损过快，1-1、2-1气缸轻微磨损。通过拆机检修和详细的检查，发现(沈鼓)支撑环、活塞环的磨损十分严重，但是气缸的磨损属于轻微磨损，未见明显的磨损变大[4]。

燃料气压缩机同新氢压缩机类似，需要进行反复压缩，支撑环和活塞环磨损较正常压缩机会更大，如果磨损的支撑环和活塞环不及时更换可能会导致气缸拉缸，造成更大的生产事故。

2.6 氢气压缩机常见故障类型

氢气压缩机常见故障较一般压缩机更多，除了一般压缩机都会有的磨损故障外还有一些特殊的故障。首先是气缸支撑环和活塞环磨损过快，这个故障在燃料气压缩机中也是常见故障，氢气压缩机也属于燃料气压缩机，因此，氢气压缩机出现该故障并不特殊。

另外氢气压缩机两侧的气缸有磨损，根据拆机检查，发现缸套镜面出现台阶，可以判断为轴侧第一组活塞环长期磨损导致。还有一个特殊故障类型存在于氢气压缩机常见故障类型中，缸盖冷却水盖板螺栓容易折断。冷却水盖板螺栓折断会导致盖板松动，冷却水外溢，降温不足而过热等故障。

3 活塞压缩机检修中常见故障的处理措施

3.1 脱碳压缩机故障处理措施

脱碳压缩机的常见故障类型是填料泄露和氮封超压，通过拆机检查，找到原因是活塞杆的磨损和回收管路的堵塞。因此，最直接的处理措施是更换新的活塞杆，疏通漏气回收管路，使其通畅不堵塞。

更换活塞杆能够防止填料的泄露以及油泥的流入，并起到很好的保护作用，疏通漏气回收管路能够保证氮封压力的正常，保障设备、工序的有效运转。

3.2 新氢压缩机故障处理措施

新氢压缩机主要故障都是因为磨损过大，一级气缸的支撑环和活塞环都磨损严重，因此处理措施除了更换支撑环和活塞环之外，还需要寻找更加耐磨的材料替代原有的支撑环和活塞环，减少新氢压缩机因反复压缩产生的磨损。

二级气缸套的磨损因为磨损情况未见明显变大，因此只需要正常监护运行，必要时更换二级气缸套即可。

3.3 富气压缩机故障处理措施

富气压缩机常见的故障是磨损和变形，磨损是因为活塞和气缸壁不配套，需要将有磨损的地方进行轻微打磨，使其能够完整配套。至于滑板与滑道的变形，最可能的原因也是因为不配套，一点微小的震动导致出现间隙，然后间隙在活塞的反复运动中不断被加大，所以也需要进行调整和修复，使之能够顺畅地进行反复运动。

3.4 原料尾气压缩机故障处理措施

原料尾气压缩机故障主要是高温导致的二级气阀阀盖O型圈的高温碳化，需要改进气阀O型圈的材质，使其能在150 ℃的高温中还能保持良好的理化性能和弹性。比如耐高温乙丙橡胶(150 ℃)、丙烯酸酯(170 ℃)、硅橡胶(200 ℃)氟橡胶(240 ℃)材料等等。极端环境下可选择全氟醚系列(320 ℃)，但不宜大范围使用，毕竟价格太高了。

3.5 燃料气压缩机故障处理措施

燃料气压缩机的常见故障为支撑环、活塞环的严重磨损，方便快捷的方法是直接进行更换，防止继续磨损导致更大的故障。在后续可以寻找耐磨损的支撑环、活塞环材料进行替代。

对于磨损情况没有明显增长和变大的气缸，可以选择先进行记录，然后下次检修时根据实际情况进行更换。对于磨损情况较为严重的气缸更换气缸套。

3.6 氢气压缩机故障处理措施

氢气压缩机常见故障多见于磨损，支撑环、活塞环磨损，两侧气缸磨损，还有一个特殊故障，缸盖冷却水盖板螺栓易断。

对于磨损，支撑环和活塞环需要定期进行更换，同时需要寻找特殊、能够耐受磨损的材料进行替换，保障支撑环和活塞环的正常工作。气缸侧的磨损需要对台阶处进行打磨，将台阶上下两侧磨平，并选择磨损较大的气缸更换气缸套。气缸的磨损相对平和缓慢，定期检查和更换就能保障其正常工作。对于特殊的故障，缸盖冷却水盖板螺栓频繁易断，除去定期检查和更换盖板螺栓外，还需要探究螺栓材质是否存在问题，通过更换其他材质的螺栓是否可以完全解决该问题。