淺析壓縮天然氣加氣母站往復(fù)活塞式壓縮機(jī)機(jī)械故障及處理方法

張 偉,姜 田,宋佳駿,石函之,李 瑩,黃莉莉

（中國石油遼寧銷售高速公路分公司,沈陽110000）

0 前言

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)顧名思義為活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運動實現(xiàn)氣體壓縮和輸送的壓縮機(jī)，其包括機(jī)體、氣缸、氣閥、活塞、填料函、刮油環(huán)、曲軸、連桿、十字頭、潤滑系統(tǒng)、分離器等部分，當(dāng)曲軸連桿機(jī)構(gòu)將曲軸旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞往復(fù)運動的過程中，即可以完成壓縮天然氣加氣母站氣缸內(nèi)的進(jìn)氣、壓縮、排氣循環(huán)過程，所以往復(fù)活塞式壓縮機(jī)發(fā)生機(jī)械故障，直接影響壓縮天然氣加氣母站的正常運作。

1 壓縮天然氣加氣母站往復(fù)活塞式壓縮機(jī)機(jī)械故障

1.1 氣閥發(fā)生故障

氣閥在往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中主要起到氣缸內(nèi)氣體的吸入和排出作用，是一種機(jī)械自動閥門，閥片和彈簧發(fā)生問題都會導(dǎo)致氣閥故障，據(jù)不完全統(tǒng)計，60%的壓縮天然氣加氣母站中往復(fù)活塞式壓縮機(jī)機(jī)械故障都是由氣閥故障導(dǎo)致，潤滑油是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)中有效抑制表面摩擦的工具，但高溫高壓環(huán)境中易形成碳化物，使其散熱效率下降，易發(fā)生氣閥及相應(yīng)管道堵塞，在壓縮機(jī)正常運作的高壓氣流中蘊含的微小固體顆粒會產(chǎn)生對閥片的強烈撞擊力，致使閥片受損，其附著于閥片表面會使其腐蝕，封閉性差；另外，閥片與升程限制器在其運作的過程中不可避免的會發(fā)生碰撞，時間積累會致使閥片斷裂，除此之外，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)在壓縮天然氣加氣母站運作過程中，氣閥彈簧一直處于周期性的壓縮和伸長狀態(tài)，彈簧表面質(zhì)量不良、彈簧選擇不合理、彈簧斷裂等都會使閥片的開啟閉合作業(yè)不科學(xué)，致使壓縮天然氣加氣母站的正常運作受到嚴(yán)重沖擊[1]。

1.2 活塞環(huán)故障

活塞環(huán)其功能是對活塞與氣缸之間的縫隙進(jìn)行封閉，所以其性能的穩(wěn)定性直接關(guān)系到壓縮天然氣加氣母站壓縮容積是否發(fā)生側(cè)漏，而且也會影響往復(fù)活塞式壓縮機(jī)自身活塞與氣缸壁直接的摩擦效應(yīng)，當(dāng)活塞環(huán)的開口間隙過小時，發(fā)生受熱膨脹開口就會消失，致使活塞環(huán)在氣缸內(nèi)膨脹，接觸面積內(nèi)的的熱點不易擴(kuò)散，會使氣缸壁面原有的保護(hù)油膜受熱損壞，嚴(yán)重時會直接致使活塞環(huán)發(fā)生斷裂、電機(jī)超載、氣缸斷裂、電機(jī)燒毀等重大機(jī)械事故，另外，活塞材料的彈性也直接影響其功效，當(dāng)彈性過大或多小時都會使其活塞與氣缸壁產(chǎn)生的摩擦力加大，使壓縮天然氣加氣母站的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作效率受影響[2]。

1.3 氣缸過熱

壓縮天然氣加氣母站往復(fù)活塞式壓縮機(jī)其氣缸溫度正常應(yīng)低于160攝氏度，但因溫度長時間超出規(guī)定而導(dǎo)致氣缸過熱、氣缸內(nèi)潤滑油炭化，阻塞管道和氣閥等結(jié)構(gòu)的問題卻較常見，通常情況下是冷卻系統(tǒng)中的冷卻水含量不足，潤滑系統(tǒng)中的潤滑油儲備不足，或起到吸氣和排氣功效的氣閥相關(guān)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或破損，使部分壓縮天然氣重新返回氣缸加熱氣缸壁，除此之外，維修人員應(yīng)考慮到氣缸與十字滑道是否處于同心位置，不然強烈的摩擦力也會是氣缸的溫度快速上升。

2 針對壓縮天然氣加氣母站往復(fù)活塞式壓縮機(jī)機(jī)械故障的處理方法

2.1 針對氣閥故障的處理方法

為防止閥片端面積中存在雜物，維護(hù)人員應(yīng)盡可能提升工作介質(zhì)的過濾精度，在保證潤滑油的潤滑作用的同時降低其用量，而且閥片的材質(zhì)應(yīng)結(jié)合壓縮天然氣加氣母站的氣體介質(zhì)進(jìn)行靈活選擇；針對性的擴(kuò)大升程限制器與閥片的接觸面積，使其碰撞產(chǎn)生的集中應(yīng)力得到有效擴(kuò)散，延緩撞擊過程的閥片斷裂問題；在選擇氣閥彈簧時應(yīng)考慮到應(yīng)力對彈簧表面的磨損，盡量避免螺旋壓縮彈簧，當(dāng)其內(nèi)外表面發(fā)生損傷時應(yīng)及時維修或更換，以免更大的故障發(fā)生，高溫和滲碳等現(xiàn)象也會使其表面質(zhì)量受損，應(yīng)定期維護(hù)；選擇的彈簧規(guī)格應(yīng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不可過大或過小，不論機(jī)械加工還是后期的熱處理過程都應(yīng)遵循處理技術(shù)，科學(xué)完成[3]。

2.2 針對活塞環(huán)故障的處理方法

針對活塞環(huán)問題，維護(hù)人員可以在選擇活塞環(huán)的環(huán)節(jié)結(jié)合工作經(jīng)驗和專業(yè)知識進(jìn)行科學(xué)細(xì)致的選擇，從源頭上杜絕問題發(fā)生，壓縮天然氣加氣母站進(jìn)氣壓力一般在3.0mpa以下，且變化幅度小，所以往復(fù)活塞式壓縮機(jī)可以起到很好的增壓效果，為避免活塞環(huán)故障，維修人員應(yīng)對其進(jìn)行有油潤滑，緩解磨損問題的嚴(yán)重程度，對其氣缸體和冷卻體進(jìn)行定期嚴(yán)格檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時應(yīng)及時解決，必要時進(jìn)行更換；對冷卻水管路進(jìn)行改造，使其既達(dá)到良好的散熱效果，而且減少水分對氣缸的腐蝕；必要時要添加過濾器，使其被壓縮天然氣中的雜質(zhì)得到控制，在此基礎(chǔ)上加強日常的檢修工作，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決，在這個過程中需注意，在必要的更換器件的過程中必須選擇生產(chǎn)廠家的原配件，避免口徑過小或彈性差異等引起的新問題。

2.3 針對氣缸過熱的處理方法

冷卻系統(tǒng)不僅可以使氣缸和被壓縮的天然氣的溫度得到有效降低，而且氣缸內(nèi)的潤滑油可以較長時間內(nèi)具有良好彈性，延長炭化的時間，使往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的整體運作可靠性和安全性更加有保證，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)中冷卻水供應(yīng)不足時，維修人員應(yīng)及時進(jìn)行填充；為減少器件之間產(chǎn)生強烈的摩擦而致使器件過熱或破損，潤滑油儲備必須充足，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣缸與十字滑道不處于同心位置時應(yīng)及時進(jìn)行修正，由此可見氣缸過熱問題主要是針對性處理，全面防范。

3 結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)在壓縮天然氣加氣母站正常運作過程中占有十分重要的地位，但由于其工作量大，在運行的過程中必然會發(fā)生諸多繼續(xù)故障，維修人員只有全面準(zhǔn)確的認(rèn)識故障，并能夠靈活、全面、及時的進(jìn)行處理，才能使壓縮天然氣加氣母站的可靠性、安全性和實用性獲得保證。

[1]苗剛.往復(fù)活塞式壓縮機(jī)關(guān)鍵部件的故障診斷方法研究及應(yīng)用[D]。大連：大連理工大學(xué)，2013.

[2]吳軍超.往復(fù)活塞式壓縮機(jī)常見故障的分析[J].化工裝備技術(shù),2011,03(04):65-67.

[3]渠汝濤.往復(fù)活塞式壓縮機(jī)關(guān)鍵部件故障原因分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014,07(24)：111-113.