往復(fù)壓縮機(jī)組異響問(wèn)題分析及處理

中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)有限公司 山東青島 266300

1 引言

在石油化工工藝流程中大型往復(fù)壓縮機(jī)組應(yīng)用范圍廣泛，催化重整、加氫等煉油裝置中更是需要大型往復(fù)壓縮機(jī)組來(lái)達(dá)到工藝要求。隨著往復(fù)壓縮機(jī)組機(jī)型的增大，機(jī)組設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)難度也成倍增加，機(jī)組安裝施工中會(huì)出現(xiàn)諸多不可預(yù)見(jiàn)性難題和故障。

2 機(jī)組簡(jiǎn)介

華北石化340萬(wàn)t/a渣油加氫處理裝置的新氫壓縮機(jī)組的型號(hào)為：4M150-57/21.88-221.99，四列氣缸采用對(duì)稱(chēng)平衡方式布置，機(jī)組總質(zhì)量達(dá)260t。新氫往復(fù)式壓縮機(jī)組為四列四級(jí)壓縮，氣缸為水平雙作用，進(jìn)排氣口按上進(jìn)、下出布置，每級(jí)出口設(shè)置獨(dú)立安全閥。機(jī)組雙層布置，主機(jī)在樓上，輔機(jī)、水站、油站等位于樓下（冷卻器、分離器等位于廠房外）?；钊麠U與十字頭的連接采用液壓緊固方式；曲軸箱地腳螺栓采用盾式結(jié)構(gòu)，為預(yù)埋式；壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，采用剛性聯(lián)軸器。

3 機(jī)組盤(pán)車(chē)異響問(wèn)題分析及處理方案

考慮到壓縮機(jī)組安裝周期較長(zhǎng)，因施工程序限制潤(rùn)滑系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)投用等因素，可能導(dǎo)致機(jī)組關(guān)鍵運(yùn)轉(zhuǎn)部位潤(rùn)滑油流失，遂定期用油壺對(duì)十字頭滑道處、大頭瓦等處添加潤(rùn)滑油。日常盤(pán)車(chē)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其中兩臺(tái)機(jī)組在盤(pán)車(chē)過(guò)程中連續(xù)發(fā)出刺耳的異響，聲音來(lái)自主機(jī)內(nèi)部。受現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，無(wú)法準(zhǔn)確判斷聲音發(fā)出位置，根據(jù)其音色初步判斷為金屬摩擦產(chǎn)生。為解決設(shè)備異響問(wèn)題，徹底消除安全隱患，研究決定從壓縮機(jī)工作原理、零部件材質(zhì)、輔助潤(rùn)滑系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及安裝方法等方面逐步分析，徹底排查解決問(wèn)題。

異響源自盤(pán)車(chē)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程，分析音色確認(rèn)聲音為金屬摩擦發(fā)出。根據(jù)往復(fù)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，首先推測(cè)為主軸瓦與曲軸、連桿小頭瓦與十字頭銷(xiāo)等處配合間隙過(guò)小，致使配合部件接觸面過(guò)大，產(chǎn)生摩擦并發(fā)出異響。查看安裝檢查記錄，顯示各部件配合間隙正常，符合設(shè)計(jì)要求，沒(méi)有產(chǎn)生異響的可能。其次，考慮運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)軌跡和壓縮機(jī)本身設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，推測(cè)有以下幾種可能，并有針對(duì)性地制定了排查及處理方案。

3.1 刮油環(huán)安裝偏差，刮油環(huán)與活塞桿刮蹭

3.1.1 異響產(chǎn)生原因

中間接筒刮油環(huán)側(cè)壓蓋螺栓所緊固的力矩不均勻，導(dǎo)致刮油環(huán)安裝后存在傾斜，刮油環(huán)傾斜角度過(guò)大與活塞桿接觸刮蹭，使活塞桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生異響。

3.1.2 檢查、處理方案

打開(kāi)中間接筒邊蓋，檢查活塞桿表面是否有摩擦痕跡；拆卸刮油環(huán)，檢查刮油環(huán)內(nèi)圈是否存在刮痕。經(jīng)檢查，活塞桿表面無(wú)摩擦痕跡，刮油環(huán)內(nèi)圈亦無(wú)磨損痕跡，確認(rèn)異響并非由活塞桿與刮油環(huán)刮蹭產(chǎn)生。

3.2 十字頭與滑道接觸面摩擦力過(guò)大

3.2.1 異響產(chǎn)生原因

十字頭滑道與十字頭之間存在金屬固體顆粒，當(dāng)十字頭在滑道上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于十字頭自重以及在連桿的作用力下，摩擦產(chǎn)生異響。

3.2.2 檢查、處理方案

打開(kāi)曲軸箱滑道端邊蓋，用塞尺復(fù)查十字頭與滑道間隙。首先，檢查各列下滑道與十字頭間隙，用0.02mm塞尺檢查無(wú)法塞入，由此可判定下滑道與十字頭間無(wú)異物。然后，檢查上滑道與十字頭間隙，經(jīng)檢查，其間隙值與安裝時(shí)的間隙值相符，由此可確認(rèn)異響不是產(chǎn)生于該處。

3.3 活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮氣體沖擊閥蓋

3.3.1 異響產(chǎn)生原因

氣缸處進(jìn)、排氣閥未安裝，且閥蓋處O型密封圈已經(jīng)拆除，進(jìn)、排氣緩沖罐的進(jìn)、出口端裝有盲板，盤(pán)車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的壓縮空氣無(wú)法泄壓，達(dá)到一定壓力后通過(guò)閥蓋處的狹小空隙排出，壓縮空氣帶動(dòng)閥蓋振動(dòng)產(chǎn)生異響。

3.3.2 檢查、處理方案

拆除進(jìn)氣閥蓋頂端卸荷器，使氣缸內(nèi)部與大氣連通，消除活塞壓縮氣體的條件，盤(pán)車(chē)檢查是否還有異響產(chǎn)生。經(jīng)檢查，拆除卸荷器后盤(pán)車(chē)時(shí)異響依然存在，排除壓縮空氣帶動(dòng)閥蓋振動(dòng)產(chǎn)生異響的可能。

3.4 曲軸箱邊蓋與曲軸摩擦

3.4.1 異響產(chǎn)生原因

曲軸箱驅(qū)動(dòng)端的邊蓋無(wú)定位銷(xiāo)，安裝中上、下邊蓋產(chǎn)生偏移，導(dǎo)致兩邊蓋與曲軸間隙過(guò)小，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中曲軸與邊蓋產(chǎn)生徑向接觸、摩擦，發(fā)出異響。曲軸箱后邊蓋與曲軸裝配結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖1。

圖1 曲軸箱后邊蓋與曲軸裝配示意圖

3.4.2 檢查、處理方案

拆除曲軸箱驅(qū)動(dòng)端上下邊蓋后，檢查曲軸表面、兩邊蓋是否有摩擦痕跡。經(jīng)檢查，曲軸與邊蓋徑向方向無(wú)摩擦痕跡，確認(rèn)該處不是異聲產(chǎn)生部位。

3.5 主軸瓦潤(rùn)滑油流失

3.5.1 異響產(chǎn)生原因

壓縮機(jī)曲軸重量達(dá)12t。為提高潤(rùn)滑油潤(rùn)滑效果，壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家將主軸瓦處的潤(rùn)滑油孔設(shè)計(jì)在主軸瓦下端（詳見(jiàn)圖2），安裝曲軸時(shí)主軸瓦處只添加了少量的潤(rùn)滑油，而較長(zhǎng)的安裝周期和特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加速了潤(rùn)滑油流失，使得曲軸與主軸瓦的接觸面缺少潤(rùn)滑油（此時(shí)潤(rùn)滑油系統(tǒng)外循環(huán)工作還未完成；同時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)原因，機(jī)油壺?zé)o法將潤(rùn)滑油加至主軸瓦處），因而在盤(pán)車(chē)過(guò)程中曲軸與主軸瓦在缺少潤(rùn)滑油的情況下摩擦產(chǎn)生異響。

圖2 主軸瓦裝配示意圖

3.5.2 檢查、處理方案

由于潤(rùn)滑油系統(tǒng)外部循環(huán)沖洗工作還在進(jìn)行中，潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的潤(rùn)滑油無(wú)法通過(guò)該位置。研究決定潤(rùn)滑油系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)沖洗工作開(kāi)始后再進(jìn)行盤(pán)車(chē)，以確認(rèn)是否還存在異響。

壓縮機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)沖洗工作開(kāi)始后，對(duì)發(fā)出異響的兩臺(tái)壓縮機(jī)組進(jìn)行了盤(pán)車(chē)操作，壓縮機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)5min，無(wú)任何異響產(chǎn)生。結(jié)果表明，異響是由于壓縮機(jī)組主軸瓦下瓦與曲軸接觸面缺少潤(rùn)滑油，導(dǎo)致摩擦阻力增大所致。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該壓縮機(jī)組主軸瓦處潤(rùn)滑油系統(tǒng)采用了新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將潤(rùn)滑油孔位置由上軸瓦處移到下軸瓦底部，優(yōu)化了機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中主軸瓦處的潤(rùn)滑效果。但潤(rùn)滑油孔處于低端的設(shè)計(jì)在一定程度上加速了潤(rùn)滑油的流失，該種設(shè)計(jì)要求定期運(yùn)行潤(rùn)滑油系統(tǒng)，確保主軸瓦處有足夠的潤(rùn)滑油。

4 結(jié)束語(yǔ)

新氫壓縮機(jī)異響問(wèn)題處理的過(guò)程是對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理、零部件材質(zhì)、輔助潤(rùn)滑系統(tǒng)、主機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及安裝方法深入研究的過(guò)程。通過(guò)闡述壓縮機(jī)組異響問(wèn)題的分析和處理過(guò)程，明確了往復(fù)式壓縮機(jī)安裝過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)以及注意事項(xiàng)，對(duì)壓縮機(jī)安裝方法的完善及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化具有一定借鑒意義。