【壓縮機(jī)網(wǎng)】往復(fù)壓縮機(jī)在多數(shù)的工藝流程中擔(dān)當(dāng)了重要的提升壓力的作用，但由于其工況復(fù)雜，易損件較多，因而故障均要比離心壓縮機(jī)高。其日常的運(yùn)行管理與故障分析標(biāo)準(zhǔn)高，難度也并不像人們想象的那么簡(jiǎn)單。降低往復(fù)式壓縮機(jī)故障率、提高運(yùn)行效率是當(dāng)前降低裝置能耗的一個(gè)重要手段。

 

　　下面從往復(fù)機(jī)的結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生的一些典型故障做簡(jiǎn)要的介紹。

 

　　1、往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　往復(fù)式壓縮機(jī)是容積式壓縮機(jī)的一種，其主要部件包括氣缸、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、活塞組件、填料（也就是壓縮機(jī)的密封件）、氣閥、機(jī)身與基礎(chǔ)、管線及附屬的設(shè)備等。

 

　　1）氣缸：氣缸是壓縮機(jī)主要零部件之一，應(yīng)有良好的表面以利于潤(rùn)滑和耐磨，還應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性，以便于使摩擦產(chǎn)生的熱能以最快的速度散發(fā)出去；還要有足夠大的氣流通道面積及氣閥安裝面積，使閥腔容積達(dá)到恰好能降低氣流的壓力脈動(dòng)幅度，以保證氣閥正常工作并降低功耗。余隙容積應(yīng)小些，以提高壓縮機(jī)的效率。

 

　　2）曲柄連桿機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)包括十字頭、連桿、曲軸、滑導(dǎo)等——它是主要的運(yùn)轉(zhuǎn)和傳動(dòng)部件件，將電機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)連桿轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)它也是主要的受力部件。

 

　　3）活塞組件：主要有活塞頭、活塞環(huán)、托瓦和活塞桿。活塞的形狀和尺寸與氣缸有密切關(guān)系，分為雙作用和單作用活塞。活塞環(huán)用以密封氣缸內(nèi)的高壓氣體，防止其從活塞和氣缸之間的間隙泄漏。托瓦的作用顧名思義是起支撐活塞的作用，所以托瓦也是易損件，托瓦材質(zhì)的好壞也直接影響壓縮機(jī)的使用壽命。

 

　　4）填料 ：活塞桿填料主要用于密封氣缸內(nèi)座與活塞桿之間的間隙，阻止氣體沿活塞桿徑向泄漏。填料環(huán)的制造及安裝涉及“三個(gè)間隙”。分別為軸向間隙（保證填料環(huán)在環(huán)槽內(nèi)能自由浮動(dòng)），徑向間隙（防止由于活塞桿的下沉使填料環(huán)受壓造成變形或者損壞）和切向間隙（用于補(bǔ)償填料環(huán)的磨損）。目前平面填料多為“三六瓣型”和“切向切口三瓣型”。

 

　　5）氣閥：是壓縮機(jī)最主要的組件，同時(shí)也是最容易損壞的零件。其設(shè)計(jì)的好壞會(huì)直接影響到壓縮機(jī)的排氣量、功耗及運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。好的氣閥應(yīng)具有以下特點(diǎn)：高效節(jié)能（占軸功率的3%~7%），氣密性與動(dòng)作及時(shí)性完美結(jié)合，壽命長(zhǎng)（一般實(shí)際壽命8000h），形成的余隙容積小，噪音低，溫升小，可翻新使用。目前氣閥的材質(zhì)分為金屬和非金屬，就目前的情況看，非金屬材料閥片的應(yīng)用越來越廣泛。

 

　　6）管線和附屬設(shè)備：壓縮機(jī)的管路和出入緩沖器的設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響機(jī)組的振動(dòng)情況。

 

　　2、往復(fù)壓縮機(jī)的故障分析

　　往復(fù)壓縮機(jī)的故障大多發(fā)生在吸氣閥、活塞環(huán)、填料以及管路等部件上。

 

　　2.1氣閥常見故障及分析

 

　　2.1.1吸氣閥泄露或者密封墊片損壞

 

　　吸氣閥泄漏或者密封墊片損壞主要表現(xiàn)為：

　?。?）溫升高，閥蓋發(fā)熱；

　?。?）對(duì)應(yīng)的排氣閥溫度升高；

　?。?）閥所在級(jí)與前一級(jí)間壓力升高；

　　（4）壓縮機(jī)排氣量下降；

　?。?）進(jìn)氣溫度升高。

 

　　氣體經(jīng)過壓縮后溫度上升，吸氣閥泄漏或者密封墊片損壞后，高溫氣體返回進(jìn)氣腔，造成閥溫升高，進(jìn)氣溫度上升，從而再次被壓縮后排氣溫度升高。另外，壓縮后的氣體回流造成前面壓力升高，壓力越升高排氣量下降就越多。

 

　　2.1.2排氣閥泄漏或密封墊墊片損壞

 

　　排氣閥泄漏或者密封墊片損壞主要表現(xiàn)為：

　　（1）排氣閥溫度升高，閥片發(fā)熱；

　?。?）排氣壓力下降；

　?。?）壓縮機(jī)排氣量下降。

 

　　由于排氣閥泄漏或者密封墊片損壞。在氣缸吸氣過程中，部分壓縮后的高溫高壓氣體回流至氣缸使混合氣體溫度升高，再次被壓縮后溫度更高，回流還造成流量下降，排氣壓力下降。

 

　　2.1.3負(fù)荷調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)卡澀

 

　　負(fù)荷調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)卡澀主要表現(xiàn)為：

　?。?）負(fù)荷調(diào)節(jié)指示器不動(dòng)作；

　　（2）對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣閥溫度升高，閥蓋發(fā)熱；

　?。?）對(duì)應(yīng)的排氣閥溫升高；

　?。?）閥所在級(jí)與前一級(jí)間壓力升高；

　　（5）壓縮機(jī)排氣量下降；

　?。?）進(jìn)氣溫度升高。

 

　　負(fù)荷調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如果卡在泄荷的位置會(huì)造成吸氣閥泄漏；如果卡在加載位置上則會(huì)造成壓縮機(jī)負(fù)載啟動(dòng)，影響傳動(dòng)部件的使用壽命。

 

　　2.2活塞環(huán)常見故障及分析

 

　　活塞環(huán)常見的故障有：

　?。?）活塞環(huán)斷裂；

　?。?）活塞環(huán)漲死，失去彈性，不能膨脹；

　?。?）活塞環(huán)過度磨損，間隙增大。

 

　　活塞環(huán)不能起到密封作用的主要表現(xiàn)形式為：

　?。?）該級(jí)排氣溫度升高；

　　（2）該級(jí)排氣壓力降低；

　　（3）壓縮機(jī)排氣量下降。

 

　　對(duì)于雙作用往復(fù)壓縮機(jī)，即氣缸內(nèi)一側(cè)在壓縮時(shí)，另一側(cè)在吸氣，當(dāng)活塞環(huán)損壞或者漲死時(shí)，不能起到密封作用，使得蓋側(cè)或軸側(cè)被壓縮的高壓高溫氣體通過活塞環(huán)竄入軸側(cè)（或蓋側(cè)）低溫低壓氣體中。與吸入的低壓溫氣體混合，混合之后氣體溫度升高，又由于壓縮氣體通過活塞環(huán)互竄，使該級(jí)的排氣壓力下降，壓縮機(jī)的排氣也隨之下降。

 

　　2.3填料常見故障

 

　　活塞桿與填料摩擦磨損嚴(yán)重。填料中有粉狀沉積物。填料環(huán)箍緊，彈簧失彈或斷裂。造成密封失效故障，這也是密封失效的主要原因。

 

　　2.3.1工藝介質(zhì)夾帶顆粒物

 

　　現(xiàn)場(chǎng)檢查有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)在壓縮機(jī)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(zhì)夾帶過來的微細(xì)固體粉塵或結(jié)焦的碳粒組成，其硬度往往很高。其在密封腔處的沉積必然會(huì)造成密封填料嚴(yán)重的磨損，從而大大縮短填料密封環(huán)及活塞桿的使用壽命。通過調(diào)整工藝使壓縮機(jī)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，必要時(shí)可加氣固分離器分離掉這些顆粒雜物，就可避免氣缸與活塞環(huán)、活塞桿與填料摩擦副之間的顆粒磨損。

 

　　2.3.2活塞桿組合密封環(huán)緊箍力過大或彈簧失彈

 

　　往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿與填料密封處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，填料環(huán)通過抱緊活塞桿來實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的密封，填料環(huán)的抱緊力由彈簧及環(huán)徑向壓差來實(shí)現(xiàn)。顯然，彈簧的緊箍力越大，填料對(duì)活塞桿的抱緊力就越大，活塞桿與填料環(huán)的相對(duì)摩擦就會(huì)越嚴(yán)重，摩擦產(chǎn)生的熱量就越多，從而造成填料環(huán)使用初期溫升非常高，磨損特別厲害。由于填料環(huán)常用填充聚四氟乙烯制成，其熱膨脹系數(shù)較大，初始階段產(chǎn)生的摩擦熱量若不能被及時(shí)帶走，填料環(huán)熱膨脹變形大，加上填料環(huán)彈簧緊箍力大，摩擦磨損加劇，形成惡性循環(huán)。經(jīng)過短短幾天的劇烈磨損，當(dāng)填料對(duì)活塞桿的抱緊力趨于減小即摩擦力減小時(shí)填料環(huán)與活塞桿之間的縫隙增大，介質(zhì)泄漏量增加，最終密封失效。解決辦法是在總體結(jié)構(gòu)不變的前提下，更換活塞密封環(huán)調(diào)整活塞密封環(huán)與缸體之間的間隙或采用具有自潤(rùn)滑性能，耐磨性能更好的材料制作活塞環(huán)和填料環(huán)，再者可適當(dāng)降低彈簧緊箍力，設(shè)計(jì)引入間隙密封。

 

　　彈簧的失彈大多是由于彈簧疲勞所導(dǎo)致，彈簧質(zhì)量問題只占少數(shù)情況，只能更換質(zhì)量好些的彈簧。

 

　　2.3.3填料密封盒冷卻水流量偏小

 

　　填料密封盒部位的溫升主要是由于填料環(huán)與活塞桿劇烈摩擦引起的，這些摩擦熱應(yīng)被及時(shí)帶走。實(shí)際上，由于填料密封盒用水與缸套用水基本都采用并聯(lián)形式，填料密封處的壓降大，因而導(dǎo)致填料盒冷卻水流量不夠，摩擦熱不能被及時(shí)帶走，影響了填料的正常使用壽命。因此，應(yīng)適當(dāng)增大循環(huán)水壓力及流量以使循環(huán)水及時(shí)帶走活塞桿與填料環(huán)摩擦產(chǎn)生的熱量?？刂铺盍厦芊夂刑幍臏囟炔淮笥?0℃。

 

　　2.3.4填料密封處注油量過小或過大

 

　　注油量過大容易造成過多的油乳化，形成沉積物；過小則填料環(huán)潤(rùn)滑效果不好，磨損速度加快，影響使用壽命。注油量的確定除了按廠家的標(biāo)準(zhǔn)注入外，還應(yīng)該在試車初期，通過檢查密封環(huán)處的運(yùn)行情況，確定一個(gè)合適的量。試車結(jié)束后，打開檢查填料處活塞桿上有無碳狀物，以判斷注油量的大小。

 

　　2.4管路振動(dòng)

 

　　2.4.1管路振動(dòng)的原因

 

　　引起往復(fù)壓縮機(jī)及其管線振動(dòng)的原因主要有兩類：一類是由機(jī)組振動(dòng)的不平衡基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)而引起。壓縮機(jī)在組裝過程中由于技術(shù)或質(zhì)量問題造成機(jī)組裝配誤差大，引起機(jī)組的平衡惡化產(chǎn)生振動(dòng)。壓縮機(jī)基礎(chǔ)質(zhì)量太小也可引起壓縮機(jī)本體振動(dòng)。另一類是由管線內(nèi)氣流脈動(dòng)引起活塞式壓縮機(jī)吸氣和排氣的間隙變化，可使氣體產(chǎn)生脈動(dòng)——壓縮機(jī)管線內(nèi)充滿氣體時(shí)形成氣柱。該氣柱是一個(gè)有連續(xù)質(zhì)量的彈性振動(dòng)系統(tǒng)，受到一定工況條件的誘導(dǎo)就會(huì)發(fā)生振動(dòng)——在機(jī)組管系的彎頭處氣體運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生改變，從而使管線受到氣體沖擊力的作用。系統(tǒng)管線彎頭太多、管線受到的沖擊力就會(huì)很大。如果彎頭處缺少固定支點(diǎn)，將會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。當(dāng)流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，管線不產(chǎn)生振動(dòng)；但當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)方向在管線斷面突變處變化時(shí)，流體速度發(fā)生變化，導(dǎo)致管線受力改變——使管線內(nèi)局部壓力變化，產(chǎn)生一定的脈動(dòng)，誘發(fā)振動(dòng)。如果管內(nèi)有脈動(dòng)存在，則管線內(nèi)各部分的壓力不同，也會(huì)形成振源。由于管系內(nèi)彎頭較多，流體在管線內(nèi)不斷地改變流動(dòng)方向，對(duì)管線形成沖擊；并且流體自身的狀態(tài)也發(fā)生變化——這些變化誘發(fā)的振動(dòng)，其頻率與管系固有頻率重合時(shí)，則產(chǎn)生共振。

 

　　2.4.2采取的措施

 

　　消除共振最基本的方法是將氣流脈動(dòng)壓力減小，并將其固定在允許的最小值之內(nèi)，使激發(fā)頻率不等于管路固有頻率。具體方法有：

　?。?）在緊靠壓縮機(jī)每一級(jí)出入口處各設(shè)置一個(gè)緩沖罐，改變管系的氣柱固有頻率，破壞振源與管系振動(dòng)頻率的重合，并可降低氣流脈動(dòng)的幅值。但是緩沖罐容積設(shè)計(jì)不好也會(huì)引起振動(dòng)，經(jīng)驗(yàn)表明其應(yīng)該比氣缸行程容積大10倍，且盡量靠近氣缸；

　?。?）在管系的適當(dāng)位置，特別是管線的彎頭處增設(shè)固定支撐，并在管線與支點(diǎn)間加墊硬橡膠板以改變支撐彈性并改變管系的振動(dòng)頻率；

　　（3）在管線的適當(dāng)位置增設(shè)孔板，以改變管系的振動(dòng)頻率，用孔板減振會(huì)伴有較大阻力損失，因此只用于已發(fā)生共振且無法改變截面的情況，其作用遠(yuǎn)不及緩沖罐的作用。

 

　　2.5撞缸

 

　　撞缸是往復(fù)機(jī)組的重大惡性事故，主要表現(xiàn)為缸體內(nèi)發(fā)生巨大的撞擊聲，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致機(jī)組多處損壞，如缸蓋撞飛，大小頭瓦斷裂甚至發(fā)生爆炸。撞缸分為液擊和金屬撞擊兩種，液擊聲音比金屬撞擊聲要沉悶一些，但是后果一樣嚴(yán)重。防范措施主要是規(guī)范日常操作防止大量帶液；加強(qiáng)巡檢，發(fā)現(xiàn)異常聲音及時(shí)排查。

 

　　3、往復(fù)式壓縮機(jī)的日常維護(hù)

　　要保證往復(fù)壓縮機(jī)長(zhǎng)周期地安全運(yùn)行，應(yīng)該特別注重日常的維護(hù)保養(yǎng)。首先必須清楚壓縮機(jī)產(chǎn)生故障的原因，特別密切注意壓縮機(jī)各零部件的異常和振動(dòng)情況，嚴(yán)格規(guī)范操作；其次，進(jìn)行故障跟蹤，加強(qiáng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和檢修管理，以掌握故障的診治方法。

 

　　具體到日常操作應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

 

　　1）加強(qiáng)對(duì)潤(rùn)滑油的監(jiān)控，定期對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行指標(biāo)分析。及時(shí)置換不合格油品；盡量將油壓、油溫、油位控制在允許范圍內(nèi)。

 

　　2）對(duì)有負(fù)荷調(diào)節(jié)器的機(jī)組要注意備用機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)器的完好，定期活動(dòng)，以保證負(fù)荷調(diào)節(jié)器靈活好用。否則，壓縮機(jī)如在泄荷狀態(tài)下開機(jī)將直接導(dǎo)致壓力超高，安全閥起跳。

 

　　3）重視盤車。定期做好備用機(jī)組的盤車，最好是在開啟潤(rùn)滑油泵之前盤車，在開機(jī)前的盤車就更為重要了。日常盤車至少一周一次，這樣可以提前預(yù)知機(jī)組的異常狀況，避免發(fā)生低級(jí)錯(cuò)誤。

 

　　4）往復(fù)壓縮機(jī)一級(jí)入口和級(jí)間不可避免地會(huì)帶液。但是這些液體一定要及時(shí)排掉，防止氣缸大量積液，造成液擊。有時(shí)大量帶液會(huì)使入口過濾器差壓升高，此時(shí)應(yīng)及時(shí)清理堵塞的過濾器。

 

　　5）冷卻的好壞關(guān)系到零部件的壽命。機(jī)組的長(zhǎng)周期運(yùn)行，對(duì)工藝介質(zhì)、氣缸、填料、潤(rùn)滑油的冷卻要密切注意，防止超溫。

 

　　6）對(duì)于壓縮機(jī)的檢修質(zhì)量，一定要按照檢修規(guī)程要求檢驗(yàn)。如活塞桿鎖緊螺母要切實(shí)達(dá)到額定的力矩；大頭瓦緊固螺栓不可超出額定力矩太多，防止螺栓塑性變形或者疲勞破壞，并記錄好每次的螺栓長(zhǎng)度以作為今后參考。

 

　　4、改進(jìn)建議

　　往復(fù)壓縮機(jī)的安全高效運(yùn)行對(duì)于裝置的節(jié)能降耗影響較大，今后應(yīng)該考慮改進(jìn)氣量調(diào)節(jié)方式減少無用功耗?，F(xiàn)在往復(fù)壓縮機(jī)大多采用出口回流至入口的方式維持壓力的穩(wěn)定及滿足工藝需求，往往有40%左右的功是無用功。如果采取高壓變頻電機(jī)或者先進(jìn)的氣閥結(jié)構(gòu)，可以節(jié)省大量電耗，為裝置的能耗降低做貢獻(xiàn)。