氢气压缩机故障的分析与处理

发布于：2022-11-25 11:21:25 来自：电气工程/电气资料 0 29 [复制转发]

知识点：中压氢气压缩机

一、压缩机简介

往复式压缩机是石化、炼油及长输天然气行业装置中的关键核心设备，必须保证其高负荷长周期运行。在石化领域，往复式压缩机主要是向大容量、高压力、低噪声、高效率、高可靠性等方向发展；往复压缩机易损零件多，如活塞密封环、活塞和气阀等，一旦损坏会对生产带来很大的影响，并常常伴随有机组的振动。这就要求设备管理维护人员总结并分析压缩机常见的故障机及对应解决措施，这对于提高生产效率、维持设备装置的平稳生产具有重要的现实意义。

二、工作原理

往复式压缩机，又称活塞式压缩机。由活塞在气缸内作往复运动而将气体吸入、压缩和排出的压缩机。可分活塞式压缩机和隔膜式压缩机两种。主要由运动部件、气缸、活塞和阀门等构成。在运转时，活塞不断往复运动，引起气缸内的容积发生增大和减少的周期变化，依靠气阀的作用，容积每变化一次，即完成一次将气体吸入气缸，经过压缩然后排出的全过程。

与其他类型的压缩机相比，往复式压缩机具有以下明显优点：压力范围广、可适用于低压到高压工作环境；热效率较高；适应性强、排气量可在较大的范围内调节；对制造压缩机的金属材料要求不苛刻。但同时，往复压缩机也具有诸如以下缺点：外形尺寸及重量都较大，结构复杂，易损部件较多，气流有脉动，运转中有振动等。

三、常见故障及处理方式

导致机组非正常的停机原因有气阀故障、压力填料环、工艺问题、活塞环和支撑环等，具体事故概率简单列举如下：气阀故障约占40％，工艺问题故障约9％，压力环、活塞环、支撑环共计约30％。

一、气阀故障及处理

气阀故障是机组停机的最主要原因，气阀故障主要有以下几个原因。

1．润滑剂的影响。

润滑油可以对气缸和填料润滑，在满足润滑的前提下应尽可能地选用粘度低的润滑油。润滑油的正确选用，对于气阀及气缸的使用寿命至关重要。抗焦化性能主要通过残炭来衡量，残炭越大油品在气缸中结炭倾向就越大。

因为过量的油局部聚集在活塞环后面的槽中，并在压缩温度影响下变稠和炭化。卡住的活塞环，降低了活塞和气缸之间的气密性，并且沿着活塞环泄漏出来的气体破坏气缸壁上的润滑油膜，加重活塞环与气缸壁之间的磨损。被压缩气体带走的过量润滑油会污染排气阀，由于排气阀温度较高，润滑油易在此焦化，这将导致气阀不能严密关闭，使排气量显著降低，致使压缩机消耗功率增加，加快气阀阀片的磨损和损坏。

因此在保证气缸润滑的要求下，应尽量减少注油量。在每次气阀或气缸打开时，检查此时气缸的润滑情况，如果气缸内油较多或结炭较多，则说明注油量偏大，开工时稍微调低注油量，这样经过几次调节就会找到合适的注油量。理想的状态是同时以最小注油量达到最好的润滑效果（既充分润滑，又少焦化）。

2．气体中异物的损害。

气体污物主要是指铁锈、细小的砂粒或腐蚀性粉粒，通往压缩机气流通道中脱落的各种颗粒，有时甚至是上一次阀门故障时遗留在压缩机气缸内的残留物。类似此类污染物会显著加剧阀件的磨损，同时也会增加气缸、活塞环、填料环的磨损。面对这种情况，应该在检修时检查控制各级入口分离器和入口管线过滤网的检修质量。在长时间的停工检修时，以氮气保护该系统，防止内壁大气腐蚀。如含不饱和烃，其遇高温还可能发生聚合反应，进一步炭化同样也会加速气阀的磨损。

3．其它的原因。

气阀阀座密封垫片失效、气阀中心紧固螺栓断裂、进气阀卸荷器压差卡、弹簧故障、阀片故障等诸如此类故障同样会导致气阀故障，但这些均非主要情况。

二、活塞环填料密封故障

密封故障主要表现为活塞杆与填料环摩擦磨损，从而导致密封泄漏量超标，活塞与填料腔中有粉状沉积物，严重影响了安全生产的正常运行。主要表现在以下：

进入机组的工艺介质夹带颗粒物。

现场检修有时会发现在压缩机气缸及填料密封腔体中有大量沉积物，这些沉积物是由工艺介质夹带过来的微细固体粉尘或结焦的碳组成，其硬度往往很高，其在密封腔处的沉积必然会造成密封填料严重的磨粒磨损，从而大大缩短填料密封环及活塞杆的使用寿命。通过调整工艺使压缩机参数达到设计要求，在气体进机组前将微细颗粒降至最低，必要时可加气固分离器，分离掉这些颗粒杂物，就可避免气缸、填料摩擦副之间的磨粒磨损。

三、常见工艺问题及注意事项

常见工艺性问题有以下几点：

1、气体携带固体颗粒，致使过滤网堵塞，气阀、缸套破坏。

2、介质带液，影响气缸润滑情况，甚至引起损坏气阀或液击事故。

3、压缩机入口压力波动，导致压缩比超过设定值，引起压缩机排气温度超温，导致压缩机气阀烧坏等。针对此类问题，将操作中的注意事项汇总如下：

①开机时密切注意各级压力，防止压缩比过大；在开机稳定后各级的压缩比要调整均匀，这样各级出口温度会在设计的范围内，不至于烧坏气阀。操作时注意控制一级入口压力，防止一级入口压力变化过大，造成各级压力波动而带动各级温度的变化。

②润滑油的使用方面，一要洁净，二要控制好油温油压在设计区间内。油温波动会直接影响粘度，进而导致油压变化，使得各润滑点油膜不稳，导致运动部件的平稳性下降、活塞杆跳动增加等不利因素。

③注油器的使用，注油系统直接关系到活塞环、支撑环和气阀的正常投用。注油量要控制在设计范围内，注油过多，会增加阀片粘滞，影响气阀及时开闭，同时会在阀片表面结焦，造成气阀性能下降，过少润滑会造成磨损加剧。

四、从现场故障现象判断原因

一、排气量不足

排气量不足是与压缩机的设计气量相比而言。主要可从下述几方面考虑：

1、入口过滤器的故障

积垢堵塞，使排气量减少；吸气管太长，管径太小，致使吸气阻力增大影响了气量。要定期清洗滤清器。

2、气缸、活塞、活塞环磨损严重超差

使有关间隙增大，泄漏量增大，影响到了排气量。属于正常磨损时，需及时更换易损件，如活塞环等。属于安装不正确，间隙留得不合适时，应按图纸给予纠正，如无图纸时，可取经验资料，对于活塞与气缸之间沿圆周的间隙。如为铸铁活塞时，间隙值为气缸直径的0.06%～0.09%；对于铝合金活塞，间隙为气缸直径的0.12%～0.18%；钢活塞可取铝合金活塞的较小值。

3、填料函密封不严，产生漏气使排气量降低

其原因首先是填料函本身制造时不符合要求；其次可能是由于在安装时，活塞杆与填料函中心对中不好，产生磨损、拉伤等造成漏气；一般在填料函处加注润滑油，它起润滑、密封、冷却作用。

4、压缩机吸、排气阀的故障对排气量的影响

阀座与阀片间掉入金属碎片或其它杂物，关闭不严，形成漏气。这不仅影响排气量，而且还影响级间压力和温度的变化；阀座与阀片接触不严形成漏气而影响了排气量，可能属于制造质量问题，如阀片翘曲等，也可能是由于阀座与阀片磨损严重而形成漏气。 (5) 气阀弹簧力与气体力匹配的不合适弹力过强则使阀片开启迟缓，弹力太弱则阀片关闭不及时，这些不仅影响了排气量，而且会影响到功率的增加以及气阀阀片、弹簧的寿命。同时，也会影响到气体压力和温度的变化。

二、排气温度不正常

排气温度不正常是指其高于设计值。从理论上讲，影响排气温度增高的因素有：进气温度、压力比以及压缩指数。实际情况影响到吸气温度增高的因素有以下几个方面:

1、中间冷却效率低，或者中冷器内水垢结多影响到换热，则后一级的吸气温度必然要高，排气温度也会高。

2、气阀漏气、活塞环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且也会使级间压力变化，只要压力比高于正常值就会使排气温度升高。

3、水冷式机器，缺水或水量不足均会使排气温度升高。

三、压力不正常以及排气压力降低

压缩机排出的气量在额定压力下不能满足使用的要求，则排气压力必然要降低，所以排气压力降低是现象，其实质是排气量不能满足使用的要求。此时，只好另换一台排气压力相同，而排气量大的机器。影响级间压力不正常的主要原因是气阀漏气或活塞环磨损后漏气，故应从这些方面去找原因和采取措施。

四、响声异常

压缩机在某些部件发生故障时，将会发出异常的响声，一般来讲，我们是可以判别出异常响声的。

活塞与缸盖间隙过小，会直接撞击，活塞杆与活塞连接螺帽松动或脱扣，活塞向上窜动碰撞气缸盖，气缸中掉入金属碎片以及气缸中积聚水分等均可在气缸内发出敲击声；曲轴箱内曲轴瓦螺栓、螺帽、连杆螺栓、十字头螺栓松动、脱扣、折断等，轴径磨损严重间隙增大，十字头销与衬套配合间隙过大或磨损严重等等均可在曲轴箱内发出撞击声；排气阀片折断，阀弹簧松软或损坏，负荷调节器调得不当等等均可在阀腔内发出敲击声。

只要压缩机运行中发出或大或小的异常声音，说明压缩机某一部位出现故障，应根据故障响声的部位、大小做出正确的判断，为维修提供依据。

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