【壓縮機(jī)網(wǎng)】通過對(duì)GB104連桿小頭瓦磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)連桿小孔的加工誤差較大是導(dǎo)致軸瓦損壞的主要原因?！?br />

　　1、引言

　　軸瓦是往復(fù)壓縮機(jī)中關(guān)鍵部件之一，其功能的好壞直接影響壓縮機(jī)的運(yùn)行。壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，軸瓦承受來自活塞或者曲軸上周期性變化的載荷，沖擊力較大，受力很不均勻、設(shè)計(jì)不合理或潤(rùn)滑不充足時(shí)很容易磨損。

　　中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司2#芳烴裝置加氫裂化氫氣增壓機(jī)GB104 （型號(hào)為KSB2H25A44T），是該裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是將氫氣從2～2.4MPa壓縮至生產(chǎn)所需的5.5MPa，并送入反應(yīng)系統(tǒng)。壓縮機(jī)選用對(duì)稱平衡型往復(fù)壓縮機(jī)，一級(jí)兩列壓縮。

　　該裝置于1984年開工，機(jī)組GB104運(yùn)行一直較為穩(wěn)定，2015年8月工人巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)大，中體十字頭處有異響，拆機(jī)檢查后發(fā)現(xiàn)小頭瓦磨損嚴(yán)重。連桿大頭瓦和小頭瓦損壞，且原裝進(jìn)口軸瓦極為昂貴。綜合考慮軸瓦價(jià)格和可靠性等因素，決定在充分分析小頭瓦出現(xiàn)故障原因的基礎(chǔ)上，對(duì)連桿小頭瓦實(shí)施國(guó)產(chǎn)化改造。

　　2、故障原因分析

　　2.1 現(xiàn)場(chǎng)情況

　　2015年8月18日，巡檢人員在對(duì)壓縮機(jī)周圍進(jìn)行正常巡檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)中體附近出現(xiàn)異響，迅速停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)小頭瓦磨損嚴(yán)重，軸瓦內(nèi)表面合金大面積剝落。

　　2.2 原因分析

　　經(jīng)過對(duì)破損軸瓦組件的化學(xué)成分分析，其材料的化學(xué)成分SnSb11Cu6基本滿足GB/T1174-92標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其的要求；檢測(cè)磨損軸瓦材料硬度為HB31～32，滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)HB27的要求，因此材料和加工沒有問題。

　　檢維修人員將另一列氣缸的軸瓦也拆開，經(jīng)過測(cè)量，發(fā)現(xiàn)連桿小頭內(nèi)徑有差別，導(dǎo)致故障軸瓦與十字頭銷的間隙達(dá)到0.25 mm，而允許間隙僅為0.07～0.126 mm。

　　2.3 機(jī)理分析

　　通過對(duì)故障軸瓦的磨損外觀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)軸瓦表面的合金剝離位置產(chǎn)生了撕裂、有塊狀和點(diǎn)狀的剝落，剝落的部位還有不規(guī)則的合金層。由于配合間隙過大，軸瓦工作表面載荷分布不均勻產(chǎn)生局部峰值壓力，潤(rùn)滑油脈沖過度壓力波動(dòng)，伴以高壓力梯度，導(dǎo)致超過軸瓦的疲勞極限，造成合金疲勞剝落；潤(rùn)滑油不能形成有效的油楔，潤(rùn)滑性能降低，局部潤(rùn)滑部位溫升會(huì)加大，急劇降低合金的摩擦性能，極大地加速瓦片失效，縮短瓦片使用壽命。

　　3、故障處理

　　此次故障主要由于連桿小頭加工尺寸的誤差導(dǎo)致小頭瓦與十字頭銷配合間隙過大，從而導(dǎo)致小頭瓦磨損嚴(yán)重。因此必須將連桿小頭重新加工，使兩套連桿的加工尺寸完全一樣，再重新設(shè)計(jì)和加工小頭瓦。

　　（1）先將大頭瓦拆卸，用高精度三維四坐標(biāo)龍門鏜銑床上將小頭瓦鏜掉，保證連桿本體不受損傷；

　　（2）保證連桿大小孔水平（符合美國(guó)石油API標(biāo)準(zhǔn)）的前提下圓整小孔尺寸，且兩根連桿經(jīng)過機(jī)加工后尺寸必須完全相同；

　?。?）根據(jù)z*新的連桿小孔尺寸，設(shè)計(jì)和加工新軸瓦，材料采用鋁鎂合金薄壁瓦。

　　4、鋁鎂合金薄壁瓦的特點(diǎn)

　　薄壁瓦得到了越來越廣泛地應(yīng)用，相對(duì)于厚壁瓦，薄壁瓦具有彈性大，比壓小，導(dǎo)熱快，精度高等特點(diǎn)：

　?。?）彈性大：厚壁瓦的總厚度較大，其內(nèi)徑與厚度的比值較小，剛性好，而薄壁軸瓦的厚度較小，內(nèi)徑與軸瓦厚度的比值相對(duì)較大，進(jìn)而彈性較大，容易變形。因此，薄壁瓦承載適應(yīng)性較好，在一定范圍內(nèi)，能夠根據(jù)軸頸的形狀調(diào)整配合表面，不需要刮瓦。

　?。?）比壓?。罕葔褐傅氖禽S瓦單位面積上所承受的載荷。薄壁軸瓦的比壓一般設(shè)計(jì)得比較小，因而可靠性比較高。即使在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)比較高的情況下，也能夠達(dá)到或者接近潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑條件，保證壓縮機(jī)長(zhǎng)期持續(xù)工作，延長(zhǎng)使用壽命。

　　（3）導(dǎo)熱快：在壓縮機(jī)啟機(jī)或停機(jī)時(shí)，壓縮機(jī)不可避免的會(huì)出現(xiàn)供油不足、潤(rùn)滑不充分的情況，使摩擦副出現(xiàn)邊界摩擦和半液體摩擦的現(xiàn)象。薄壁軸瓦正是采用了導(dǎo)熱快的材料，且它的鍍層很薄，進(jìn)一步加快了導(dǎo)熱，從而減小了啟停機(jī)時(shí)對(duì)軸瓦的沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　?。?）精度高：鋁鎂合金的鍍層非常薄，它與軸頸的良好接觸應(yīng)由精加工來確保，以改善軸瓦與軸頸承載狀況。由于薄壁瓦自身具有的特點(diǎn)，因此必須針對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行安裝檢修，否則將造成一系列故障。圖1即為連桿小頭瓦。

　　5、使用效果

　　經(jīng)過改造的連桿和軸瓦于2015年12月投入使用，至今已連續(xù)運(yùn)行9個(gè)月，效果和壽命完全能夠與進(jìn)口產(chǎn)品媲美，可靠性甚至比進(jìn)口產(chǎn)品更好，而價(jià)格只有進(jìn)口產(chǎn)品的1/3。

　　6、結(jié)語

　　通過對(duì)GB104連桿小頭瓦磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)連桿小孔的加工誤差較大是導(dǎo)致軸瓦損壞的主要原因。連桿經(jīng)過精加工后，采用彈性大、比壓小、導(dǎo)熱快、精度高的鋁鎂合金薄壁瓦后，使用效果和壽命完全能夠與原裝進(jìn)口軸瓦相媲美，達(dá)到了國(guó)產(chǎn)化改造及降低采購成本的目標(biāo)。