甲乙酮厂富气压缩机轴瓦损坏原因分析

魏红军

（浙江新和成股份有限公司，浙江绍兴 312369）

0 引言

往复式压缩由于其工作压力高、适合工作区域大的特点，在化工行业的气体输送方面得到了广泛应用，但往复式压缩机也存在易损件多、故障率较高等缺陷。两台富气压缩机（K1201A/B）是浙江新和成股份有限公司于2015 年甲乙酮厂新建异构化装置安装的往复式压缩机，压缩机型号4M16-136.3/0.2-6，流量136.3 m3/min，进口压力0.02 MPa，排气压力0.6 MPa，电机功率800 kW，是公司功率最大的往复式压缩机。该压缩机采用四缸两级压缩，每级各两个缸，输送介质为轻烃和液化气。

1 故障情况

受装置负荷的制约，该压缩机从2015 年12 月开机运行以来，一直50%负荷运行。作为一台重要机组，要求每天对压缩机各部位的振动、温度，进出口温度、压力以及润滑油压力和温度进行监测，直至2020 年5 月装置停工检修，连续运行了5 个多月，各项监测数据未发现异常。为保证机组下个阶段稳定运行，也为了解机组各部位的磨损情况，停工期间按照检修规程对机组进行大修，解体检查中发现以下问题：

（1）4 根连杆大头瓦表面的巴氏合金层都出现了不同程度的剥离和脱落。

（2）曲轴箱润滑油中有大量的巴氏合金碎片，轴瓦巴氏合金层脱落（图1）。

（3）4 组填料磨损严重，填料函与刮油环连接体内表面附有大量的填料粉末。

图1 轴瓦巴氏合金层脱落

往复式压缩机主要部件有曲轴、连杆、填料和活塞组件，其中连杆作为往复式压缩机曲轴和活塞体之间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动，并将动力传递给活塞对气体做功，连杆在工作时承受拉压交变载荷，是往复式压缩机的一个重要部件。

2 原因分析

2.1 连杆大头瓦表面巴氏合金剥脱原因分析

（1）轴承径向间隙过小或接触不均匀，造成轴瓦表面出现高温或干磨的情况，造成表面巴氏合金层磨损、剥离。

（2）轴承润滑不良造成造成轴瓦表面出现高温或干磨的情况，造成表面巴氏合金层磨损、剥离。

（3）轴承过载或受到很大的轴向冲击，造成轴承表面巴氏合金剥落。

（4）轴承巴士合金层与衬底金属结合不牢，即轴瓦加工存在质量问题。

（5）死点间隙调整不合理或介质中含液过多，造成撞缸或存在“液击”情况。

2.2 检查设备安装尺寸

在压缩机解检过程中，首先对压缩机原安装尺寸进行测量检查，结果见表1。测量结果显示，该压缩机连杆、十字头、活塞杆原始安装尺寸都在压缩机技术要求范围内。检查瓦表面与曲轴颈的接触情况，由于大头瓦采用的是薄壁瓦，再加上表面巴氏合金脱落严重，因此无法检查接触面积，但观察旧瓦表面磨痕未发现偏磨现象；仔细观察大头瓦表面破损和剥离情况，发现破碎的合金层呈小碎块状，表面没有明显的磨痕，轴瓦也没有高温变色痕迹，或高温造成的润滑油变质物附在瓦表面（图2），因此，基本排除了安装或润滑原因造成轴承损坏。检查大头瓦连接螺栓的伸长，符合该连接螺栓设计的扭矩要求。

表1 压缩机原安装尺寸 mm

图2 瓦表面破损和剥离情况

2.3 工艺操作检查

调取半个月以来压缩机各级缸进、排气压力和温度，压缩机润滑油的压力和温度，都在正常操作范围内，未发现异常；由于该装置在冬季开工，机组负荷一直控制在50%负荷，不存在超载运行问题。

在机组运行过程中，润滑油压力一直为0.22～0.25 MPa，运行期间润滑油系统过滤网压差一直在0.05 MPa 左右，符合机组润滑油控制指标要求。

排除了设备安装和润滑油方面的原因，同时排除了操作方面的原因，初步判断造成瓦损坏的原因为加工质量问题或瓦表面频繁受到较大的轴向冲击力。

2.4 其他检查

针对轴瓦质量问题，仔细检查每个轴瓦的破损处，未发现巴氏合金与衬底结合处存在夹杂或气孔痕迹，同时对未剥离部位的巴氏合金进行破坏性清理，发现巴氏合金层与衬底结合牢固，因此，排除轴瓦质量的问题造成巴氏合金脱落的可能。

仔细观察轴瓦底面，发现瓦底巴氏合金表面呈深灰色，金属表面挤压变形明显，明显受到很大的轴向力撞击变形（图3）。

图3 轴瓦底面金属表面挤压变形

在对压缩机一、二级缸填料进行解体检查中发现，填料内表面磨损并不严重，但填料正常磨损磨下来的粉末，却在每组填料的轴向间隙中结成块状（图4），分析是液体进入填料造成的，而对填料冷却水夹套检查中未发现泄漏痕迹。

图4 填料检查情况

通过和工艺人员交流了解到，该压缩机输送的介质为液化气，但还有一定量的轻烃，轻烃在低温下容易液化，结合该机组是在12 月开工时，机组进口曾排出大量液态介质，因此可以基本确定，输送介质含液造成活塞杆在运动过程中给连杆传递了很大的轴向冲击力。

3 结论

综上分析可基本判定：造成压缩机大头瓦巴士合金层剥落的原因是压缩机输送介质带液，造成压缩机活塞存在“液击”现象，由于液体的不可压缩性，产生很大的轴向力作用到活塞组件上，并由十字头传给连杆，造成连杆大头瓦表面巴氏合金层与衬底脱离，巴氏合金层随即破裂。