壓縮機十字頭的改進探究

謝文麗

摘 要：文章分析了整體式天然氣壓縮機十字頭故障的原因，提出了針對性的改進措施，確保了機組的正常運行。

關(guān)鍵詞：壓縮機；十字頭；改進

1 壓縮機十字頭簡介

十字頭主要由鑄鋼材料制成，上下的滑履采用了碳鋼材料，且承壓表面掛有軸承合金。壓縮機十字頭銷具備直形銷與錐形銷兩種 類型，且均安裝于十字頭銷孔中，以便輸送潤滑油。在運動過程中，十字頭屬于往復(fù)直線運動活塞桿以及擺動運動連桿間的構(gòu)件，具備導(dǎo)向作用，且連桿分為開式與閉式兩種結(jié)構(gòu)。在開式結(jié)構(gòu)中，連桿小頭在十字頭體外，十字頭兩側(cè)為叉形連桿，且連桿質(zhì)量較大，制造流程較為復(fù)雜，因此開式結(jié)構(gòu)連桿僅適用于少數(shù)立式以及V型壓縮機中。閉式結(jié)構(gòu)的連桿放在十字頭體內(nèi)，十字頭銷將其與十字頭有效連接，其加工環(huán)節(jié)簡單，因此得到了廣泛使用。

根據(jù)活塞桿與十字頭連接形式的不同，十字頭可以分為法蘭連接、螺紋連接、連接器連接以及鍥連接四種類型。其中螺紋連接結(jié)構(gòu)簡單，一般采用雙螺母并緊方式預(yù)防松懈，但在每次檢查后需要調(diào)整氣缸與活塞的余隙容積。法蘭連接與連接器連接的結(jié)構(gòu)可靠，且便于調(diào)整，使十字頭可免受螺紋中線與活塞桿中心線偏差影響，但其結(jié)構(gòu)笨重，因此多使用于大型壓縮機方面。鍥型結(jié)構(gòu)較為簡單，可以將鍥作為整個系統(tǒng)的安全銷，但這種連接模式無法調(diào)整氣缸中的余隙容積，因此經(jīng)常被使用于小型壓縮機方面。

2 天然氣壓縮機簡介

動力部分、壓縮部分、儀表控制部分以及空冷氣總成等均屬于天然氣壓縮機的組成部分，其中一級壓縮設(shè)備為機組，運行時，兩個配備的進口動力缸系統(tǒng)會隨之輔助運行，具備雙缸作用，且兩個壓縮缸運行時會保持6度夾角。在天然氣增壓處理工作中，機組占據(jù)十分重要的位置，未檢查出故障時，機組已經(jīng)正常運行了約5萬小時。同時，工作時，機組內(nèi)進氣溫度會保持在35攝氏度左右，壓力保持在1.3MPa至1.4MPa，排氣壓力范圍為4.5MPa至4.8MPa。運行期間，工作人員發(fā)現(xiàn)機組發(fā)出異常聲響，之后開始監(jiān)聽檢查，三分鐘后，異常聲音突然變大，并伴隨出現(xiàn)敲擊聲響。之后工作人員立即停機檢查機組，發(fā)現(xiàn)其存在振動故障問題。

3 十字頭故障排查

在停機檢查后，工作人員發(fā)現(xiàn)機組動力缸十字頭部位發(fā)生破裂，甚至出現(xiàn)頭銷退出問題。之后繼續(xù)檢查，發(fā)現(xiàn)十字頭存在明顯的磨損問題，且高溫也導(dǎo)致巴氏合金被燒熔。

現(xiàn)場檢查中，工作人員進一步拆卸，發(fā)現(xiàn)機身存在燒熔的巴氏合金，動力連接桿處的潤滑油也開始燒焦，并出現(xiàn)裂痕。但動力缸曲軸并未發(fā)現(xiàn)明顯的磨損與損壞問題，機身部件也未出現(xiàn)磨痕，但動力缸十字頭銷部位出現(xiàn)明顯磨痕。

4 故障檢查原因分析

十字頭部位出現(xiàn)故障，其原因可能為以下幾個方面。一是滑道與十字頭巴氏合金存在接觸不良問題，以致十字頭因較大的摩擦力而被嚴(yán)重磨損；二是潤滑油中混入雜質(zhì)，導(dǎo)致潤滑不良；三是十字頭與滑道之間的間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，存在較為嚴(yán)重的振動問題，磨損十分嚴(yán)重；四是十字頭連接處與活塞桿之間存在應(yīng)力，運行過程中極易出現(xiàn)接觸不良問題。

（1）檢查瓦面與滑道接觸面。

工作人員檢查后發(fā)現(xiàn)，瓦面劃痕較為明顯，為了確保滿足既定的安裝標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)人員通過打磨處理劃痕，有效解決了滑道與瓦面接觸不良問題。

（2）檢查潤滑油。

工作人員檢查濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)油質(zhì)較為干凈，不存在任何雜質(zhì)。同時發(fā)現(xiàn)十字頭表面也未發(fā)現(xiàn)鑲嵌的顆粒。為了確定是否存在泄漏問題，工作人員對油路換熱器進行試壓，排除了潤滑油影響因素。

（3）檢查十字頭與滑道間隙。

壓縮機故障十字頭加工面直徑為540毫米，其與滑道允許間隙值為0.14至0.42毫米。在滑道中安裝十字頭，測量其與滑道間隙值，實測發(fā)現(xiàn)，間隙值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，十字頭與滑道之間的間隙并未超出標(biāo)準(zhǔn)值。

（4）檢查十字頭與活塞桿連接。

檢查十字頭與活塞桿，發(fā)現(xiàn)兩者共同連接于一個圓柱形的凹洞中，活塞桿可以通過鍵槽插入，且可以利用圓形墊鐵調(diào)整活塞之間的間隙。為了避免活塞與活塞桿發(fā)生圓周運動，工作人員為機組安裝了鍵槽配合鍵，且確保活塞桿、圓柱形凹洞以及十字頭等水平重合，這樣便可以利用圓柱形凹洞檢查滑道巴氏合金面與十字頭之間的中心體。

檢查時委托制造廠家加工直徑為130毫米的圓柱體，為了確保其與圓柱形凹洞進行有效配合，工作人員還加工了找正支架，并將其作為百分表表桿。之后安裝表桿與假軸，并確保豎放十字頭，在十字頭瓦三個部位分別安裝三塊百分表，確保每塊表可以均勻測量巴氏合金瓦的三個點。之后調(diào)整十字頭與滑履之間的墊鐵，保證兩個合金瓦面與十字頭水平中心距離一致。在每個瓦面中選擇九個點，具體見下下圖。之后開始測量十字頭瓦面的跳動值，發(fā)現(xiàn)A、D、G的跳動值要遠大于其他跳動值，由此判定，十字頭摩擦受損的位置為A、D、G三點。因此，十字頭發(fā)生故障的原因子礙于十字頭滑履瓦面與其水平中心及活塞桿的中心發(fā)生偏離問題，導(dǎo)致十字頭出現(xiàn)滑動摩擦，產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致滑道溫度升高。

5 故障改進措施

由上分析可知，滑履瓦面與十字頭及活塞桿中心偏差屬于十字頭故障的主要原因，但由于十字頭與滑道間隙符合標(biāo)準(zhǔn)，且檢查后發(fā)現(xiàn)十字頭受傷瓦面不存在裂紋、起鼓等問題，可以斷定，研磨刮削處理十字頭瓦面與滑道后可以繼續(xù)使用。對于滑道面的A、D、G三點應(yīng)使用假軸進行處理，并著色檢查滑履瓦面的B、E、H、C、F、I等位置，確保滑道與滑履瓦面的接觸面積大于75%。之后在檢查九個點的偏差，并將其調(diào)整至0.05毫米內(nèi)。工作人員維修過程中存在較多的刮削行為，裝入滑道中的十字頭與滑道之間的間隙超出了0.05毫米，未在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。對此，技術(shù)人員將厚度為0.1毫米的墊鐵增墊至十字頭上、下滑履調(diào)整墊鐵處，確?；琅c滑履瓦面的上間隙保持在0.3毫米左右。同時還更換了動力缸的連桿銅套，并進行了重新檢查。處理安裝十字頭后，壓縮機運行正常。

6 結(jié)語

對壓縮機十字頭故障進行改進處理后，再次試車中故障消失，滑道溫度也保持穩(wěn)定，振動現(xiàn)象減輕，在72小時氮氣100%負(fù)荷試車過程中，機組也順利通過。這表明，在解決十字頭瓦面與滑道、活塞桿中心線平行度問題方面，企業(yè)采取了正確有效的措施，使機組可以保持正常的運行狀態(tài)。

參考文獻：

[1]劉亞勇.往復(fù)式壓縮機十字頭及其活塞環(huán)故障分析與處理[J].化工管理，2015（09）.