【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、前言
1.1 壓縮機(jī)主要技術(shù)規(guī)范
a.排氣量(吸入狀態(tài)) 5.25 m3/min
b.吸氣壓力 2.35/5.1 MPaG
c.排氣壓力 5.1/10.8 MPaG
d.吸氣溫度 40/40 ℃
e.排氣溫度 119/117 ℃
f.潤滑油壓力 0.35～0.4 MPaG
g.壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速 372 r/min
h.活塞行程 280 mm
i.氣缸直徑 φ220/160 mm
j.軸功率 445 kW
k.介質(zhì) 氫氣、甲烷等
1.2 壓縮機(jī)相關(guān)部件主要結(jié)構(gòu)特征
活塞與活塞桿
一級活塞桿材料為17-4PH，二級活塞與活塞桿為一體式結(jié)構(gòu)，材料為17-4PH?；钊麠U與填料摩擦部位表面進(jìn)行碳化鎢處理，其表面硬度大于HRC65?；钊c活塞桿采用超級螺母連接，超級螺母中單個螺釘額定緊固轉(zhuǎn)矩為49N.M。
十字頭
十字頭為雙側(cè)圓筒型分體組合式結(jié)構(gòu)，十字頭體和上下兩個可拆卸的滑履采用楔槽定位，并借助螺釘連接成一體?；呐c十字頭之間裝有調(diào)整墊片，由于機(jī)身兩側(cè)十字頭的側(cè)向力方向相反，為保證十字頭與活塞桿運(yùn)行的同心，制造廠組裝時，已將受力相反的十字頭與滑履間墊片數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，用戶在安裝檢修時，不應(yīng)隨意調(diào)換十字頭和增減墊片。十字頭是由ZG230-450制成，上下滑履材料為20號鋼，承壓表面掛有軸承合金，并開有油槽以利于潤滑油的分布。十字頭銷為直銷型式，固定于十字頭銷孔中，銷體內(nèi)分布軸向和徑向油孔，用于潤滑油的輸送。
液壓連接緊固裝置是用于活塞桿與十字頭體的連接，主要由連接裝置和緊固裝置兩部分組成。其工作原理為：通過連接緊固裝置，將活塞桿與十字頭進(jìn)行連接后，用本產(chǎn)品隨機(jī)所帶的手動超高壓油泵，將150MPa壓力的油注入緊固裝置中的壓力體中，利用液體不可壓縮的性質(zhì)推動環(huán)形活塞，迫使活塞桿尾部產(chǎn)生彈性拉伸變形，再將鎖緊螺母鎖定后，將油泄壓，即可達(dá)到連接所需的預(yù)緊力。連接打壓過程中應(yīng)注意：油泵壓力不得超過150MPa，緊固的全過程需經(jīng)三次才能完成，每次間隔1小時，每次緊固的方法均相同。液壓連接緊固裝置具體操作方法見活塞安裝部分中有關(guān)內(nèi)容。
二、故障過程
2020年4月2日上午約9:00時，柴油加氫裝置K-101A往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)組按照正常程序由檢修單位進(jìn)行更換填料總成，4月2日晚上約20：30組裝完畢。4月3日上午約10:00試車，運(yùn)行至當(dāng)天23:30氣缸振動突然增大，4月4日凌晨約02:30振動報警，切機(jī)。4月4日早上8:30檢查振動原因。檢查發(fā)現(xiàn)：
?。?）壓縮機(jī)二級活塞外側(cè)止點間隙：0.60mm，通過數(shù)據(jù)確認(rèn)活塞桿與十字頭連接已松動，初步判斷活塞在停機(jī)惰轉(zhuǎn)運(yùn)行過程中未撞缸；
?。?）壓縮級二級填料函處活塞桿徑向跳動：水平0.01mm，垂直0.02mm，初步判斷活塞桿未受到過大的軸向壓縮變形；
?。?）壓縮機(jī)二級活塞桿與十字頭連接液壓螺母，鎖緊螺母松動，松動后因運(yùn)行時的往復(fù)慣性振動使螺母與打壓體螺紋產(chǎn)生沖擊，致使螺紋斷裂滑扣，已經(jīng)不能按照正常方法拆卸出來；
（4）壓縮機(jī)一級二級氣缸與中體連接法蘭螺栓，檢查中體與曲軸箱連接法蘭螺栓，無明顯松動，進(jìn)一步確認(rèn)活塞未達(dá)到撞缸程度；
?。?）一級活塞桿與十字頭連接液壓上緊螺母，未見異常；
4月4日下午現(xiàn)場經(jīng)各部門相互溝通，結(jié)合現(xiàn)場，經(jīng)HSE部現(xiàn)場檢查確認(rèn)，開具動火票、動設(shè)備對動火部位做好防火措施。用角磨機(jī)及電鉆將液壓上緊外螺母切斷拆卸。4月4日晚20:00動設(shè)備將液壓鎖緊螺母切開，隨后拆卸液壓上緊裝置，檢查活塞桿與十字頭連接螺母，沒有螺紋磨損與斷裂；拆卸活塞桿，檢查活塞及活塞桿，十字頭內(nèi)螺紋，無損傷，最終確認(rèn)活塞未與缸頭相沖擊。4月5日清理十字頭滑道雜物，修復(fù)十字頭平面被液壓螺母磕碰的部位，研磨各部配合面，達(dá)到回裝條件。按照規(guī)定要求，現(xiàn)場在運(yùn)行部工程師及設(shè)備中心工程師逐級監(jiān)督確認(rèn)下，約23:30回裝完畢。4月6日上午9：00空負(fù)荷試車1小時，無異常。
三、原因分析
分析活塞桿與十字頭連接液壓螺母安裝規(guī)范與技術(shù)要求。
A.液壓螺母安裝調(diào)整細(xì)節(jié)步驟如下：
?。?）將壓力體、密封圈、環(huán)形活塞、鎖緊螺母組裝后裝入活塞桿尾部與活塞桿臺肩靠緊，并將鎖緊螺母退至與環(huán)形活塞平齊位置。
?。?）將調(diào)節(jié)圈旋入內(nèi)螺母上，使其徑向孔對準(zhǔn)內(nèi)螺母上任一螺孔，并擰入螺釘裝于活塞桿尾部。
?。?）將止推圈(兩半)裝在活塞桿尾部外端，用拉緊彈簧箍住。
?。?）盤車使十字頭移動將活塞桿尾部引入十字頭頸部內(nèi)，用棒扳手?jǐn)Q動調(diào)節(jié)圈使內(nèi)螺母旋入十字頭螺紋孔內(nèi)，直至調(diào)節(jié)圈與十字頭頸部端面接觸，然后將鎖緊螺母旋緊至十字頭頸部端面。連接過程中應(yīng)防止活塞轉(zhuǎn)動。
（5）盤動壓縮機(jī)，分別用壓鉛法測量前后止點間隙，其數(shù)值應(yīng)符合“壓縮機(jī)主要配合部位裝配間隙表”中的規(guī)定。
?。?）當(dāng)前后止點間隙偏差較大時，應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)整，旋松鎖緊螺母，旋出定位螺圈，拆卸定位螺圈上的螺釘，按需要的調(diào)整方向調(diào)整調(diào)節(jié)圈，使其開口對準(zhǔn)另一螺孔重新擰入螺釘，再次將定位螺圈及鎖緊螺母旋緊，并測量活塞止點間隙，可重復(fù)調(diào)整直至止點間隙符合規(guī)定。
?。?）活塞前后止點間隙合格后，應(yīng)退出鎖緊螺母，將定位螺圈上螺釘拆卸涂上厭氧膠后擰入，最后旋緊鎖緊螺母。
B.液壓緊固步驟：
?。?） 將手動超高壓油泵的軟管與壓力體上G1/4＂接口相連。
（2）掀動油泵手柄，使油泵壓力升至150MPa（不得超過此壓力值），在油壓作用下環(huán)形活塞和壓力體分別壓向定位螺圈和活塞桿肩部，迫使活塞桿尾部發(fā)生彈性伸長變形，此時鎖緊螺母與十字頭頸部分開，再次用棒扳手旋緊鎖緊螺母，緊固時可用小錘輕輕敲擊棒扳手，以保證鎖緊螺母與十字頭頸部端面接觸貼實，然后卸壓，即完成第一次液壓緊固。
（3）第一次液壓緊固完成后，活塞桿尾部應(yīng)在初始伸長狀態(tài)下保持1小時，再進(jìn)行第二次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進(jìn)行。
?。?）第二次液壓緊固完成后，活塞桿在繼續(xù)伸長狀態(tài)下保持1小時后，再進(jìn)行第三次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進(jìn)行。卸壓后即完成液壓緊固工作，全部完畢可投入使用。
通過對液壓螺母安裝技術(shù)資料的學(xué)習(xí)，可能導(dǎo)致活塞桿與十字頭連接松動可能導(dǎo)致的主要原因有以下幾點：
（1）液壓上緊裝置的鎖緊螺母是細(xì)牙螺紋且旋合精度較高的零件，頻繁拆裝可能會造成微小磕碰，在檢修裝配中，若檢查不仔細(xì)，會存在打壓到規(guī)定值，但承壓面積小，運(yùn)行中振動松脫的隱患，并且壓力體中有橡膠密封圈，會存在老化現(xiàn)象；
?。?）進(jìn)行上緊的手動打壓泵所配壓力表，表盤有MPa和PSI兩圈刻度，可能會存在識別誤讀，打壓未到規(guī)定值；
（3）打壓次數(shù)未按照規(guī)定打壓三次，每次間隔1小時，時效處理，導(dǎo)致活塞桿伸長量未到設(shè)定值。
結(jié)合現(xiàn)場對各個可能會造成液壓螺母松動的原因進(jìn)行梳理：
?。?）液壓螺母組件安裝前清洗徹底，多人檢查仔細(xì)，沒有毛刺，不是松動原因；
?。?）打壓泵表頭表盤有MPa和PSI兩圈刻度，在當(dāng)時打壓時兩人已反復(fù)確認(rèn)，不是松動原因；
?。?）依照液壓螺母打壓規(guī)范，應(yīng)當(dāng)打壓三次，每次間隔1小時，時效處理，才能使活塞桿伸長量達(dá)到設(shè)定值；但實際情況是，檢修人員溝通不到位，只打壓了兩次，且每次間隔時間30分鐘，未按照技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行，是這次液壓螺母松動的主要原因。
為驗證液壓螺母打壓三次對活塞桿伸長量的影響，在更換液壓螺母新組件時，利用磁力表座百分表監(jiān)測每次測量活塞桿尾部打壓伸長量數(shù)據(jù)及時效處理時間統(tǒng)計如下：
從現(xiàn)場打壓統(tǒng)計表可以看出，打壓次數(shù)缺失及時效處理時間不足對于連接松動有重大影響。進(jìn)而最終判定本次檢修操作未按技術(shù)要求施工，打壓次數(shù)不夠，且時效處理時間不足，是導(dǎo)致這次設(shè)備故障的原因。通過此次設(shè)備故障，使檢修人員認(rèn)識到質(zhì)量關(guān)鍵點嚴(yán)格遵守技術(shù)要求的重要性。
參考文獻(xiàn)
【1】壓縮機(jī)安裝使用說明書-沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)有限公司
【2】活塞式壓縮機(jī)檢修規(guī)程（SHS 01020-2009）
【4】GB 50275-2010 風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范
【5】JBT 9105-2013 大型往復(fù)活塞壓縮機(jī)技術(shù)條件
來源：本站原創(chuàng)
1.1 壓縮機(jī)主要技術(shù)規(guī)范
a.排氣量(吸入狀態(tài)) 5.25 m3/min
b.吸氣壓力 2.35/5.1 MPaG
c.排氣壓力 5.1/10.8 MPaG
d.吸氣溫度 40/40 ℃
e.排氣溫度 119/117 ℃
f.潤滑油壓力 0.35～0.4 MPaG
g.壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速 372 r/min
h.活塞行程 280 mm
i.氣缸直徑 φ220/160 mm
j.軸功率 445 kW
k.介質(zhì) 氫氣、甲烷等
1.2 壓縮機(jī)相關(guān)部件主要結(jié)構(gòu)特征
活塞與活塞桿
一級活塞桿材料為17-4PH，二級活塞與活塞桿為一體式結(jié)構(gòu)，材料為17-4PH?；钊麠U與填料摩擦部位表面進(jìn)行碳化鎢處理，其表面硬度大于HRC65?；钊c活塞桿采用超級螺母連接，超級螺母中單個螺釘額定緊固轉(zhuǎn)矩為49N.M。
十字頭
十字頭為雙側(cè)圓筒型分體組合式結(jié)構(gòu)，十字頭體和上下兩個可拆卸的滑履采用楔槽定位，并借助螺釘連接成一體?；呐c十字頭之間裝有調(diào)整墊片，由于機(jī)身兩側(cè)十字頭的側(cè)向力方向相反，為保證十字頭與活塞桿運(yùn)行的同心，制造廠組裝時，已將受力相反的十字頭與滑履間墊片數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，用戶在安裝檢修時，不應(yīng)隨意調(diào)換十字頭和增減墊片。十字頭是由ZG230-450制成，上下滑履材料為20號鋼，承壓表面掛有軸承合金，并開有油槽以利于潤滑油的分布。十字頭銷為直銷型式，固定于十字頭銷孔中，銷體內(nèi)分布軸向和徑向油孔，用于潤滑油的輸送。
液壓連接緊固裝置是用于活塞桿與十字頭體的連接，主要由連接裝置和緊固裝置兩部分組成。其工作原理為：通過連接緊固裝置，將活塞桿與十字頭進(jìn)行連接后，用本產(chǎn)品隨機(jī)所帶的手動超高壓油泵，將150MPa壓力的油注入緊固裝置中的壓力體中，利用液體不可壓縮的性質(zhì)推動環(huán)形活塞，迫使活塞桿尾部產(chǎn)生彈性拉伸變形，再將鎖緊螺母鎖定后，將油泄壓，即可達(dá)到連接所需的預(yù)緊力。連接打壓過程中應(yīng)注意：油泵壓力不得超過150MPa，緊固的全過程需經(jīng)三次才能完成，每次間隔1小時，每次緊固的方法均相同。液壓連接緊固裝置具體操作方法見活塞安裝部分中有關(guān)內(nèi)容。
二、故障過程
2020年4月2日上午約9:00時，柴油加氫裝置K-101A往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)組按照正常程序由檢修單位進(jìn)行更換填料總成，4月2日晚上約20：30組裝完畢。4月3日上午約10:00試車，運(yùn)行至當(dāng)天23:30氣缸振動突然增大，4月4日凌晨約02:30振動報警，切機(jī)。4月4日早上8:30檢查振動原因。檢查發(fā)現(xiàn)：
?。?）壓縮機(jī)二級活塞外側(cè)止點間隙：0.60mm，通過數(shù)據(jù)確認(rèn)活塞桿與十字頭連接已松動，初步判斷活塞在停機(jī)惰轉(zhuǎn)運(yùn)行過程中未撞缸；
?。?）壓縮級二級填料函處活塞桿徑向跳動：水平0.01mm，垂直0.02mm，初步判斷活塞桿未受到過大的軸向壓縮變形；
?。?）壓縮機(jī)二級活塞桿與十字頭連接液壓螺母，鎖緊螺母松動，松動后因運(yùn)行時的往復(fù)慣性振動使螺母與打壓體螺紋產(chǎn)生沖擊，致使螺紋斷裂滑扣，已經(jīng)不能按照正常方法拆卸出來；
（4）壓縮機(jī)一級二級氣缸與中體連接法蘭螺栓，檢查中體與曲軸箱連接法蘭螺栓，無明顯松動，進(jìn)一步確認(rèn)活塞未達(dá)到撞缸程度；
?。?）一級活塞桿與十字頭連接液壓上緊螺母，未見異常；
4月4日下午現(xiàn)場經(jīng)各部門相互溝通，結(jié)合現(xiàn)場，經(jīng)HSE部現(xiàn)場檢查確認(rèn)，開具動火票、動設(shè)備對動火部位做好防火措施。用角磨機(jī)及電鉆將液壓上緊外螺母切斷拆卸。4月4日晚20:00動設(shè)備將液壓鎖緊螺母切開，隨后拆卸液壓上緊裝置，檢查活塞桿與十字頭連接螺母，沒有螺紋磨損與斷裂；拆卸活塞桿，檢查活塞及活塞桿，十字頭內(nèi)螺紋，無損傷，最終確認(rèn)活塞未與缸頭相沖擊。4月5日清理十字頭滑道雜物，修復(fù)十字頭平面被液壓螺母磕碰的部位，研磨各部配合面，達(dá)到回裝條件。按照規(guī)定要求，現(xiàn)場在運(yùn)行部工程師及設(shè)備中心工程師逐級監(jiān)督確認(rèn)下，約23:30回裝完畢。4月6日上午9：00空負(fù)荷試車1小時，無異常。
三、原因分析
分析活塞桿與十字頭連接液壓螺母安裝規(guī)范與技術(shù)要求。
A.液壓螺母安裝調(diào)整細(xì)節(jié)步驟如下：
?。?）將壓力體、密封圈、環(huán)形活塞、鎖緊螺母組裝后裝入活塞桿尾部與活塞桿臺肩靠緊，并將鎖緊螺母退至與環(huán)形活塞平齊位置。
?。?）將調(diào)節(jié)圈旋入內(nèi)螺母上，使其徑向孔對準(zhǔn)內(nèi)螺母上任一螺孔，并擰入螺釘裝于活塞桿尾部。
?。?）將止推圈(兩半)裝在活塞桿尾部外端，用拉緊彈簧箍住。
?。?）盤車使十字頭移動將活塞桿尾部引入十字頭頸部內(nèi)，用棒扳手?jǐn)Q動調(diào)節(jié)圈使內(nèi)螺母旋入十字頭螺紋孔內(nèi)，直至調(diào)節(jié)圈與十字頭頸部端面接觸，然后將鎖緊螺母旋緊至十字頭頸部端面。連接過程中應(yīng)防止活塞轉(zhuǎn)動。
（5）盤動壓縮機(jī)，分別用壓鉛法測量前后止點間隙，其數(shù)值應(yīng)符合“壓縮機(jī)主要配合部位裝配間隙表”中的規(guī)定。
?。?）當(dāng)前后止點間隙偏差較大時，應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)整，旋松鎖緊螺母，旋出定位螺圈，拆卸定位螺圈上的螺釘，按需要的調(diào)整方向調(diào)整調(diào)節(jié)圈，使其開口對準(zhǔn)另一螺孔重新擰入螺釘，再次將定位螺圈及鎖緊螺母旋緊，并測量活塞止點間隙，可重復(fù)調(diào)整直至止點間隙符合規(guī)定。
?。?）活塞前后止點間隙合格后，應(yīng)退出鎖緊螺母，將定位螺圈上螺釘拆卸涂上厭氧膠后擰入，最后旋緊鎖緊螺母。
B.液壓緊固步驟：
?。?） 將手動超高壓油泵的軟管與壓力體上G1/4＂接口相連。
（2）掀動油泵手柄，使油泵壓力升至150MPa（不得超過此壓力值），在油壓作用下環(huán)形活塞和壓力體分別壓向定位螺圈和活塞桿肩部，迫使活塞桿尾部發(fā)生彈性伸長變形，此時鎖緊螺母與十字頭頸部分開，再次用棒扳手旋緊鎖緊螺母，緊固時可用小錘輕輕敲擊棒扳手，以保證鎖緊螺母與十字頭頸部端面接觸貼實，然后卸壓，即完成第一次液壓緊固。
（3）第一次液壓緊固完成后，活塞桿尾部應(yīng)在初始伸長狀態(tài)下保持1小時，再進(jìn)行第二次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進(jìn)行。
?。?）第二次液壓緊固完成后，活塞桿在繼續(xù)伸長狀態(tài)下保持1小時后，再進(jìn)行第三次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進(jìn)行。卸壓后即完成液壓緊固工作，全部完畢可投入使用。
通過對液壓螺母安裝技術(shù)資料的學(xué)習(xí)，可能導(dǎo)致活塞桿與十字頭連接松動可能導(dǎo)致的主要原因有以下幾點：
（1）液壓上緊裝置的鎖緊螺母是細(xì)牙螺紋且旋合精度較高的零件，頻繁拆裝可能會造成微小磕碰，在檢修裝配中，若檢查不仔細(xì)，會存在打壓到規(guī)定值，但承壓面積小，運(yùn)行中振動松脫的隱患，并且壓力體中有橡膠密封圈，會存在老化現(xiàn)象；
?。?）進(jìn)行上緊的手動打壓泵所配壓力表，表盤有MPa和PSI兩圈刻度，可能會存在識別誤讀，打壓未到規(guī)定值；
（3）打壓次數(shù)未按照規(guī)定打壓三次，每次間隔1小時，時效處理，導(dǎo)致活塞桿伸長量未到設(shè)定值。
結(jié)合現(xiàn)場對各個可能會造成液壓螺母松動的原因進(jìn)行梳理：
?。?）液壓螺母組件安裝前清洗徹底，多人檢查仔細(xì)，沒有毛刺，不是松動原因；
?。?）打壓泵表頭表盤有MPa和PSI兩圈刻度，在當(dāng)時打壓時兩人已反復(fù)確認(rèn)，不是松動原因；
?。?）依照液壓螺母打壓規(guī)范，應(yīng)當(dāng)打壓三次，每次間隔1小時，時效處理，才能使活塞桿伸長量達(dá)到設(shè)定值；但實際情況是，檢修人員溝通不到位，只打壓了兩次，且每次間隔時間30分鐘，未按照技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行，是這次液壓螺母松動的主要原因。
為驗證液壓螺母打壓三次對活塞桿伸長量的影響，在更換液壓螺母新組件時，利用磁力表座百分表監(jiān)測每次測量活塞桿尾部打壓伸長量數(shù)據(jù)及時效處理時間統(tǒng)計如下：
從現(xiàn)場打壓統(tǒng)計表可以看出，打壓次數(shù)缺失及時效處理時間不足對于連接松動有重大影響。進(jìn)而最終判定本次檢修操作未按技術(shù)要求施工，打壓次數(shù)不夠，且時效處理時間不足，是導(dǎo)致這次設(shè)備故障的原因。通過此次設(shè)備故障，使檢修人員認(rèn)識到質(zhì)量關(guān)鍵點嚴(yán)格遵守技術(shù)要求的重要性。
參考文獻(xiàn)
【1】壓縮機(jī)安裝使用說明書-沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)有限公司
【2】活塞式壓縮機(jī)檢修規(guī)程（SHS 01020-2009）
【4】GB 50275-2010 風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范
【5】JBT 9105-2013 大型往復(fù)活塞壓縮機(jī)技術(shù)條件
來源：本站原創(chuàng)
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