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用戶實戰經驗 | 氫氣壓縮機故障的分析與處理

 
  【壓縮機網】本人在加氫崗位從事設備管理時,通過一段時間的檢修作業對本崗位重要設備—氫氣壓縮機也有些了解,下面就其常見易發故障做以下分析,接觸不深尚有不足之處,請指正。
 
用戶實戰經驗 | 氫氣壓縮機故障的分析與處理
 
  一、壓縮機簡介
 
  往復式壓縮機是石化、煉油及長輸天然氣行業裝置中的關鍵核心設備,必須保證其高負荷長周期運行。在石化領域,往復式壓縮機主要是向大容量、高壓力、低噪聲、高效率、高可靠性等方向發展;往復壓縮機易損零件多,如活塞密封環、活塞和氣等,一旦損壞會對生產帶來很大的影響,并常常伴隨有機組的振動。這就要求設備管理維護人員總結并分析壓縮機常見的故障機及對應解決措施,這對于提高生產效率、維持設備裝置的平穩生產具有重要的現實意義。
 
  二、工作原理
 
  往復式壓縮機,又稱活塞式壓縮機。由活塞在氣缸內作往復運動而將氣體吸入、壓縮和排出的壓縮機??煞只钊綁嚎s機和隔膜式壓縮機兩種。主要由運動部件、氣缸、活塞和門等構成。在運轉時,活塞不斷往復運動,引起氣缸內的容積發生增大和減少的周期變化,依靠氣閥的作用,容積每變化一次,即完成一次將氣體吸入氣缸,經過壓縮然后排出的全過程。
 
  與其他類型的壓縮機相比,往復式壓縮機具有以下明顯優點:壓力范圍廣、可適用于低壓到高壓工作環境;熱效率較高;適應性強、排氣量可在較大的范圍內調節;對制造壓縮機的金屬材料要求不苛刻。但同時,往復壓縮機也具有諸如以下缺點:外形尺寸及重量都較大,結構復雜,易損部件較多,氣流有脈動,運轉中有振動等。
 
  三、常見故障及處理方式
 
  導致機組非正常的停機原因有氣閥故障、壓力填料環、工藝問題、活塞環和支撐環等,具體事故概率簡單列舉如下:氣閥故障約占40%,工藝問題故障約9%,壓力環、活塞環、支撐環共計約30%。
 
 ?。ㄒ唬忾y故障及處理
 
  氣閥故障是機組停機的最主要原因,氣閥故障主要有以下幾個原因。
 
  1.潤滑劑的影響。潤滑油可以對氣缸和填料潤滑,在滿足潤滑的前提下應盡可能地選用粘度低的潤滑油。潤滑油的正確選用,對于氣閥及氣缸的使用壽命至關重要??菇够阅苤饕ㄟ^殘炭來衡量,殘炭越大油品在氣缸中結炭傾向就越大。
 
  因為過量的油局部聚集在活塞環后面的槽中,并在壓縮溫度影響下變稠和炭化??ㄗ〉幕钊h,降低了活塞和氣缸之間的氣密性,并且沿著活塞環泄漏出來的氣體破壞氣缸壁上的潤滑油膜,加重活塞環與氣缸壁之間的磨損。被壓縮氣體帶走的過量潤滑油會污染排氣閥,由于排氣閥溫度較高,潤滑油易在此焦化,這將導致氣閥不能嚴密關閉,使排氣量顯著降低,致使壓縮機消耗功率增加,加快氣閥閥片的磨損和損壞。
 
  因此在保證氣缸潤滑的要求下,應盡量減少注油量。在每次氣閥或氣缸打開時,檢查此時氣缸的潤滑情況,如果氣缸內油較多或結炭較多,則說明注油量偏大,開工時稍微調低注油量,這樣經過幾次調節就會找到合適的注油量。理想的狀態是同時以最小注油量達到最好的潤滑效果(既充分潤滑,又少焦化)。
 
  2.氣體中異物的損害。氣體污物主要是指鐵銹、細小的砂?;蚋g性粉粒,通往壓縮機氣流通道中脫落的各種顆粒,有時甚至是上一次閥門故障時遺留在壓縮機氣缸內的殘留物。類似此類污染物會顯著加劇閥件的磨損,同時也會增加氣缸、活塞環、填料環的磨損。面對這種情況,應該在檢修時檢查控制各級入口分離器和入口管線過濾網的檢修質量。在長時間的停工檢修時,以氮氣保護該系統,防止內壁大氣腐蝕。如含不飽和烴,其遇高溫還可能發生聚合反應,進一步炭化同樣也會加速氣閥的磨損。
 
  3.其它的原因。氣閥閥座密封墊片失效、氣閥中心緊固螺栓斷裂、進氣閥卸荷器壓差卡、彈簧故障、閥片故障等諸如此類故障同樣會導致氣閥故障,但這些均非主要情況。
 
 ?。ǘ┗钊h填料密封故障
 
  密封故障主要表現為活塞桿與填料環摩擦磨損,從而導致密封泄漏量超標,活塞與填料腔中有粉狀沉積物,嚴重影響了安全生產的正常運行。主要表現在以下幾個方面。
 
  1.進入機組的工藝介質夾帶顆粒物,現場檢修有時會發現在壓縮機氣缸及填料密封腔體中有大量沉積物,這些沉積物是由工藝介質夾帶過來的微細固體粉塵或結焦的碳組成,其硬度往往很高,其在密封腔處的沉積必然會造成密封填料嚴重的磨粒磨損,從而大大縮短填料密封環及活塞桿的使用壽命。通過調整工藝使壓縮機參數達到設計要求,在氣體進機組前將微細顆粒降至最低,必要時可加氣固分離器,分離掉這些顆粒雜物,就可避免氣缸、填料摩擦副之間的磨粒磨損。
 
 ?。ㄈ┏R姽に噯栴}及注意事項
 
  常見工藝性問題有以下幾點:
 
 ?。?)氣體攜帶固體顆粒,致使過濾網堵塞,氣閥、缸套破壞。
 
 ?。?)介質帶液,影響氣缸潤滑情況,甚至引起損壞氣閥或液擊事故。
 
 ?。?)壓縮機入口壓力波動,導致壓縮比超過設定值,引起壓縮機排氣溫度超溫,導致壓縮機氣閥燒壞等。針對此類問題,將操作中的注意事項匯總如下:
 
 ?。?)開機時密切注意各級壓力,防止壓縮比過大;在開機穩定后各級的壓縮比要調整均勻,這樣各級出口溫度會在設計的范圍內,不至于燒壞氣閥。操作時注意控制一級入口壓力,防止一級入口壓力變化過大,造成各級壓力波動而帶動各級溫度的變化。
 
 ?。?)潤滑油的使用方面,一要潔凈,二要控制好油溫油壓在設計區間內。油溫波動會直接影響粘度,進而導致油壓變化,使得各潤滑點油膜不穩,導致運動部件的平穩性下降、活塞桿跳動增加等不利因素。
 
 ?。?)注油器的使用,注油系統直接關系到活塞環、支撐環和氣閥的正常投用。注油量要控制在設計范圍內,注油過多,會增加閥片粘滯,影響氣閥及時開閉,同時會在閥片表面結焦,造成氣閥性能下降,過少潤滑會造成磨損加劇。
 
用戶實戰經驗 | 氫氣壓縮機故障的分析與處理
 
  圖文無關
 
  從現場故障現象判斷原因
 
  (一) 排氣量不足
 
  排氣量不足是與壓縮機的設計氣量相比而言。主要可從下述幾方面考慮:
 
 ?。?)入口過濾器的故障
 
  積垢堵塞,使排氣量減少;吸氣管太長,管徑太小,致使吸氣阻力增大影響了氣量。要定期清洗濾清器。
 
 ?。?)氣缸、活塞、活塞環磨損嚴重超差,使有關間隙增大,泄漏量增大,影響到了排氣量。屬于正常磨損時,需及時更換易損件,如活塞環等。屬于安裝不正確,間隙留得不合適時,應按圖紙給予糾正,如無圖紙時,可取經驗資料,對于活塞與氣缸之間沿圓周的間隙。如為鑄鐵活塞時,間隙值為氣缸直徑的0.06%~0.09%;對于鋁合金活塞,間隙為氣缸直徑的0.12%~0.18%;鋼活塞可取鋁合金活塞的較小值。
 
 ?。?)填料函密封不嚴,產生漏氣使排氣量降低
 
  其原因首先是填料函本身制造時不符合要求;其次可能是由于在安裝時,活塞桿與填料函中心對中不好,產生磨損、拉傷等造成漏氣;一般在填料函處加注潤滑油,它起潤滑、密封、冷卻作用。
 
  (4) 壓縮機吸、排氣閥的故障對排氣量的影響
 
  閥座與閥片間掉入金屬碎片或其它雜物,關閉不嚴,形成漏氣。這不僅影響排氣量,而且還影響級間壓力和溫度的變化;閥座與閥片接觸不嚴形成漏氣而影響了排氣量,可能屬于制造質量問題,如閥片翹曲等,也可能是由于閥座與閥片磨損嚴重而形成漏氣。
 
  (5) 氣閥彈簧力與氣體力匹配的不合適
 
  彈力過強則使閥片開啟遲緩,彈力太弱則閥片關閉不及時,這些不僅影響了排氣量,而且會影響到功率的增加以及氣閥閥片、彈簧的壽命。同時,也會影響到氣體壓力和溫度的變化。
 
  (二) 排氣溫度不正常
 
  排氣溫度不正常是指其高于設計值。從理論上講,影響排氣溫度增高的因素有:進氣溫度、壓力比以及壓縮指數。實際情況影響到吸氣溫度增高的因素有以下幾個方面:
 
 ?。?)中間冷卻效率低,或者中冷器內水垢結多影響到換熱,則后一級的吸氣溫度必然要高,排氣溫度也會高。
 
 ?。?)氣閥漏氣、活塞環漏氣,不僅影響到排氣溫度升高,而且也會使級間壓力變化,只要壓力比高于正常值就會使排氣溫度升高。
 
 ?。?)水冷式機器,缺水或水量不足均會使排氣溫度升高。
 
  (三) 壓力不正常以及排氣壓力降低
 
  壓縮機排出的氣量在額定壓力下不能滿足使用的要求,則排氣壓力必然要降低,所以排氣壓力降低是現象,其實質是排氣量不能滿足使用的要求。此時,只好另換一臺排氣壓力相同,而排氣量大的機器。影響級間壓力不正常的主要原因是氣閥漏氣或活塞環磨損后漏氣,故應從這些方面去找原因和采取措施。
 
  (四) 響聲異常
 
  壓縮機在某些部件發生故障時,將會發出異常的響聲,一般來講,我們是可以判別出異常響聲的。
 
  活塞與缸蓋間隙過小,會直接撞擊,活塞桿與活塞連接螺帽松動或脫扣,活塞向上竄動碰撞氣缸蓋,氣缸中掉入金屬碎片以及氣缸中積聚水分等均可在氣缸內發出敲擊聲;曲軸箱內曲軸瓦螺栓、螺帽、連桿螺栓、十字頭螺栓松動、脫扣、折斷等,軸徑磨損嚴重間隙增大,十字頭銷與襯套配合間隙過大或磨損嚴重等等均可在曲軸箱內發出撞擊聲;排氣閥片折斷,閥彈簧松軟或損壞,負荷調節器調得不當等等均可在閥腔內發出敲擊聲。
 
  只要壓縮機運行中發出或大或小的異常聲音,說明壓縮機某一部位出現故障,應根據故障響聲的部位、大小做出正確的判斷,為維修提供依據。
 
  結語
 
  對往復式活塞壓縮機進行故障診斷,涉及到設備的使用問題以及對機械設備本身的結構、運動動力特性的掌握、對發生故障機理的了解。搞好科學檢修、提高維修質量、對備件質量做到嚴格控制,防止使用材質不過關的備件,以免降低運行周期。
 

標簽: 氫氣壓縮機實戰  

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