往复压缩机检维修过程分析及探讨

陈洪岩 ，刘思源 ，李琳琳 ，刘晓斌

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300000)

1 引言

目前，随着氢能利用的不断开发及原油加工的深度不断增加，加氢精制、加氢裂化、丙烷脱氢等装置也随之诞生，这些装置的核心重型设备都是大型往复压缩机，为了使压缩机长期维持在正常高效运转状态，减少零件发生意外损坏的可能性，做好压缩机的检维修工作则显得尤为重要。下面我们以循环氢压缩机为例，来具体探讨检维修过程中的注意事项及问题处理措施。

2 机组运行情况简介

某公司丙烷脱氢装置的循环氢压缩机自开车以来，累计运行 3900 h，在此期间机组经常出现故障，非计划停车10次；其中检修多次发现，支撑环、活塞环、密封环磨损程度相当严重，对后期安全生产带来了严重威胁；具体见下面详细阐述。

3 检修过程分析及问题处理

检修是根据设备离线采集状态数据、在线监测动态数据、润滑油液分析数据、电机电流分析数据、设备性能监测数据、外观检查情况等动态数据进行综合分析、诊断设备故障，通过故障特征信号的提取、监测来诊断或预测故障或故障发展趋势设备故障发展趋势，在此基础上确定设备维修内容、维修时间或间隔期等内容[1]，对安全生产具有指导性意义。本文详细介绍的机组结构形式为两列对置平衡式，两级压缩；包括主机和辅机两部分；主机部分：由基础、机身、滑道中体、曲轴、气缸、气阀、活塞、活塞杆、活塞杆填料密封、刮油环、十字头、连杆、主轴瓦、曲轴瓦、销轴瓦、安全附件、盘车装置、拖动电机等组成；辅机部分：稀油站(包括循环油泵、油冷器、油管路、电仪控制系统)、注油器、分离器、缓冲器、水冷器、管路及管路控制阀、电仪控制系统[2]。

3.1 气缸

为了测量活塞前后止点间隙，拆开进气阀，发现阀窝中存有部分积水；于是打开排气阀阀盖，发现气缸内大量积水。

3.2 曲轴

对曲轴、连杆等连接部件进行了拆解、测量，发现曲轴外观良好，没有明显的磨损迹象。

对曲轴测量了拐臂差，如图1。

图1

结论分析：经过测量两列曲拐臂间距差均为0.02 mm，在设计标准0.08 mm之内，处于完好工作状态。

3.3 连杆

通过拆解观察，小头瓦衬套与十字头销圆面光滑平整，没有明显损伤。

通过测量小头瓦衬套内径与十字头销的差值，计算得出小头瓦衬套与十字头销的径向值，如表1所示。

表1

结论分析：两列的间隙值为0.12 mm，小头瓦衬套与十字头销的径向间隙设计值为0.11～0.14 mm；处于设计值以内，磨损程度较轻，完好。

3.4 大头瓦与曲柄销的径向间

分别测量大头瓦内径、曲柄销外径，进而计算得出其径向间隙值，如表2。

表2

结论分析：大头瓦与曲柄销的径向间隙设计值为0.20～0.28 mm，可以得出，磨损正常，处于完好工作状态。

3.5 大头瓦、连杆螺栓无损检测

对其做着色探伤，检查是否存在裂纹缺陷。

结论分析：1-1列、1-2列大头瓦、连杆螺栓均没有出现裂纹色条，没发现明显损伤。

3.6 活塞

通过拆解，得出以下结论(图2)：

图2

支撑环厚度通过实际测量得出以下结果(表3)：

表3

结论分析：压缩机累计运行3900 h后，两列支撑环磨损量较大，1-1列支撑环高出。

环槽裕量基本完全耗尽，此程度的磨损下，活塞体的端部已经与缸体镜面接触，造成气缸镜面被刮擦。分析其原因是由于介质中含水蒸汽，在被压缩过程中变成了凝结液态水；支撑环遇水之后，磨损家剧，最终导致两列支撑环磨损严重。

3.7 活塞环

通过实际测量得出以下结果(表4)：

表4

结论分析：由上述数据表可知活赛环磨损量较大；经过分析得知，原因同样是因为气缸内积水造成。

3.8 活塞杆划痕

通过拆解，发现在1-2列活塞杆上，在与密封环接触的一段距离，存在一定程度的划痕。

结论分析：这是由于密封环与活塞杆长时间的摩擦，导致产生的划痕。通过横向比较可知，此密封环的磨损较快，同样对活塞杆的磨损也很大。考虑到停车前，压缩机运行中密封可以正常使用，没有出现大量泄漏，可见此划痕对于密封效果并没用产生明显影响，因此活塞杆可以继续正常使用。

3.9 气缸镜面

1-1列气缸镜面下表面被刮伤侧面及上面的镜面情况良好，没有明显的磨损，1-2列气缸镜面表面光滑，磨损痕迹均匀，无明显偏磨现象。

3.9.1 1-1列气缸镜面刮损

抽出1-1列活塞，发现活塞端侧的支撑环高出环槽的余量已经完全磨尽，活塞环卡在环槽内被固定，活塞环高出环槽的部分也已经磨尽。气缸镜面被活塞端部金属部分发生刮拉，在镜面表面形成刮痕。在停机前，此压缩机一直在使用中，运转正常，位移探头没有发生报警，测量气缸镜面内径，用油石对刮痕进行打磨处理，除掉刮痕高点。

结论分析：1-1列气缸镜面内径垂直方向比水平方向大出0.29 mm。考虑到，停机之前压缩机排气温度、压力均能正常满足工况，气缸刮损并没有造成使用方面的明显问题。经过多方面专家确认，回装继续使用(表5)。

表5

3.10 主填料

从外观上看，主填料磨损严重，产生大量粉末，并伴随着水，建议重新更换主填料。

3.11 主密封安装错误

主密封环为3环组，一组密封环由径向环、切向环、阻流环组成，安装时有方向要求，径向环面对高压侧(介质侧)，切向环在中间，阻流环位于最后面。在安装填料初次安装填料环时，检修人员没有确认就安装填料环，致使安装方向错误。安装上填料函后，在气缸充压后，发生泄漏现象，又再次拆卸填料函，重新组装密封环。

3.12 图纸错误

发现图纸上所记填料图纸是错误的，图纸上显示，密封环是2环组，只有切向环、径向环，但实际使用的密封环是含有阻流环的3环组。

3.13 固定杆螺帽处安装垫片

填料函有2根长杆固定连接，本次拆解发现，由于此长杆穿行于填料盒内部，泄漏在填料函中的介质，可以顺着此固定杆向外泄漏，需要在此杆的端部做好密封。这就要求在端部螺母紧固处加上垫片，此垫片不仅是紧固的需要，同时对于密封至关重要。

3.14 刮油环

通过拆解发现，刮油环周边下存有大量油污。

3.15 滑道及十字头滑履

两列滑道表面平整，磨损痕迹均匀，无明显磨损迹象。1-1列滑履位于靠近机身侧时，滑履端部与上滑道接触，没有间隙；1-2列滑履径向间隙合适。对于1-1列滑履径向间隙过小的问题，使用刮刀刮滑履上表面，获得滑履径向间隙。

4 结论

通过此次检维修，我们可以得出以下结论，为以后检修工作带来了指导方向，具体如下：

(1)由于工艺介质中含有大量水汽，致使气缸内积水，造成支撑环、活塞环、密封环磨损较大，需要着重关注此列压缩机的活塞杆位移值；

(2)应该在介质进入气阀之前，加大脱水力度，确保介质中无水汽；

(3)严格审查技术图纸，避免出现像主密封环装配错误的情况发生，造成泄漏；

(4)目前，没有对气缸缸套进行储备；同时，我们目前的检修条件也不足以进行缸套更换的工作，需要研究储备方案。