【壓縮機(jī)網(wǎng)】1 概況

　　往復(fù)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多，故障率一直居高不下，由其氣閥故障更是占據(jù)60%以上，導(dǎo)致故障停機(jī)次數(shù)占總停機(jī)次數(shù)的85%以上[1]，氣閥的好壞不僅影響壓縮機(jī)運(yùn)行效能，甚至還會(huì)引起級(jí)間壓比失衡而導(dǎo)致傳動(dòng)件故障。因此對(duì)氣閥故障的處理及防范顯得尤為重要。

　　某地下儲(chǔ)氣庫(kù)（天然氣）采用的其中一臺(tái)壓縮機(jī)組為電驅(qū)高壓往復(fù)式壓縮機(jī)，型號(hào)為4RDSA-2/YB710-6，設(shè)計(jì)進(jìn)氣壓力6.0MPa，額定排氣壓力23.5MPa，排氣量62萬(wàn)方/天。壓縮機(jī)采用兩級(jí)壓縮，四列對(duì)稱平衡型結(jié)構(gòu)，每級(jí)兩個(gè)氣缸，共四個(gè)氣缸，編號(hào)按曲拐順序編號(hào)，依次為1#、2#、3#、4#氣缸。其中1#和3#氣缸是二級(jí)氣缸，2#和4#氣缸是一級(jí)氣缸。一級(jí)氣缸（2#和4#氣缸）設(shè)置有氣缸余隙調(diào)節(jié)裝置，俗稱氣缸余隙頭，用來(lái)調(diào)節(jié)余隙容積以調(diào)節(jié)機(jī)組排氣量。每個(gè)氣缸工作方式均為雙作用式，有2個(gè)進(jìn)氣閥和2個(gè)排氣閥，機(jī)組共有16個(gè)氣閥。

　　該機(jī)組的所有氣閥均采用的是柯贊尼公司的CP型環(huán)狀閥，CP型氣閥使用非金屬閥環(huán)和金屬導(dǎo)向，其熱塑性材料的化學(xué)特性適用于更寬范圍的氣質(zhì)，從惰性到活潑成分的氣體，甚至包含雜質(zhì)都可以使用?，F(xiàn)行的混合材料中應(yīng)用最廣泛的是摻有玻璃纖維的PeekTM 材料，它相對(duì)于其它比如摻有碳纖維的PeekTM 材料更能適應(yīng)高溫的環(huán)境。環(huán)形的閥片使它們尤其適用于高溫的環(huán)境。氣閥外觀及內(nèi)部拆解如圖2所示：

　　2 壓縮機(jī)組故障處理

　　2.1故障前運(yùn)行情況

　　該壓縮機(jī)組已完成機(jī)組三級(jí)保養(yǎng)，即8000小時(shí)保養(yǎng)，從保養(yǎng)結(jié)束開(kāi)機(jī)運(yùn)行到故障發(fā)生之時(shí)，機(jī)組連續(xù)運(yùn)行345小時(shí)。在機(jī)組8000小時(shí)保養(yǎng)期間，完成了機(jī)組所有進(jìn)排氣閥閥片的更換。

　　2.2故障現(xiàn)象詳細(xì)描述

　　某日凌晨，中控室值班員00:25發(fā)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警記錄顯示壓縮機(jī)組一級(jí)排氣壓力超高報(bào)警，一級(jí)排氣溫度比正常升高10℃左右，壓縮機(jī)振動(dòng)值升高到3.8mm/s，接近壓縮機(jī)設(shè)定的報(bào)警值4.0mm/s，值班員經(jīng)請(qǐng)示后立即手動(dòng)停止機(jī)組運(yùn)行。

　　一級(jí)排氣溫度、排氣壓力、壓縮機(jī)振動(dòng)在凌晨0:00左右開(kāi)始明顯上升，其中一級(jí)排氣壓力值從正常值12MPa左右逐漸上升，在0:25左右達(dá)到SCADA系統(tǒng)設(shè)定的報(bào)警值13.5MPa，SCADA系統(tǒng)開(kāi)始報(bào)警；2#氣缸和4#氣缸（一級(jí)）排氣溫度值從66℃左右上升到77℃左右；壓縮機(jī)振動(dòng)值從2.5mm/s左右上升到3.8mm/s左右。

　　2.3 故障處理過(guò)程

　　通過(guò)對(duì)故障現(xiàn)象的分析判斷，初步確定機(jī)組氣閥出現(xiàn)漏氣、關(guān)閉不嚴(yán)，因此在機(jī)組停機(jī)后立即組織維修人員對(duì)壓縮機(jī)組一級(jí)、二級(jí)進(jìn)排氣共16個(gè)氣閥全部進(jìn)行拆卸檢查，檢查發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：

　?。?）2#氣缸（一級(jí)氣缸）上的內(nèi)外兩側(cè)排氣閥閥片均有變形，其中外側(cè)排氣閥閥片外圈閥環(huán)嚴(yán)重變形，在氣閥關(guān)閉時(shí)已不具備密封性，如圖5所示。壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于氣閥關(guān)閉不嚴(yán)，排出的高溫氣體會(huì)被吸回氣缸重新壓縮，導(dǎo)致排氣溫度升高。

　?。?）1#氣缸（二級(jí)氣缸）外側(cè)排氣閥嚴(yán)重?fù)p壞，氣閥彈簧卡在氣閥閥座孔內(nèi)，拆卸氣閥后發(fā)現(xiàn)氣閥閥片外圈閥環(huán)已斷，如圖6和圖7所示，該排氣閥在關(guān)閉時(shí)已完全不具備密封性。壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，二級(jí)排氣閥漏氣，會(huì)導(dǎo)致二級(jí)進(jìn)氣閥進(jìn)氣量減少，二級(jí)氣缸實(shí)際進(jìn)氣量降低，一級(jí)氣缸排氣管道會(huì)逐漸憋壓，導(dǎo)致壓縮機(jī)一級(jí)排氣壓力升高，直至報(bào)警。

　?。?）1#氣缸上的內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)氣閥閥片和3#氣缸內(nèi)側(cè)排氣閥閥片均有變形，如圖8所示，2#氣缸外側(cè)進(jìn)氣閥閥片內(nèi)嵌入鐵屑雜質(zhì)受損。

　　在徹底檢查分析出壓縮機(jī)故障原因之后，對(duì)所有有損傷和損壞的氣閥進(jìn)行了更換。壓縮機(jī)恢復(fù)完成后立即按照程序啟動(dòng)壓縮機(jī)，機(jī)組于當(dāng)日13:08正常啟動(dòng)，13:16分正常加載，機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行。

 

　　3 故障原因分析

　　3.1排氣壓力升高原理分析

　　一臺(tái)已有的壓縮機(jī)其排氣壓力的高低并不取決于壓縮機(jī)本身，而是由壓縮機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)的氣體壓力，即所謂“背壓”決定的；而排氣系統(tǒng)內(nèi)的氣體壓力，又取決于在該壓力下壓縮機(jī)所排入系統(tǒng)的氣量與從系統(tǒng)輸走的氣量是否平衡。若系統(tǒng)在某壓力下的氣量供求平衡，則壓縮機(jī)便穩(wěn)定在某壓力下運(yùn)行；若供過(guò)于求，系統(tǒng)內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷增加，壓力便不斷提高，于是壓縮機(jī)的排氣壓力也就相應(yīng)提高，這時(shí)，若不采取調(diào)節(jié)等措施，壓力便能增至不允許的程度。多級(jí)壓縮機(jī)級(jí)間壓力也服從上述規(guī)律。壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，按照前一級(jí)排出的氣體在某一特定壓力和溫度下為后一級(jí)所吸進(jìn)的原則，確定后一級(jí)的氣缸容積。若壓縮機(jī)運(yùn)行中前一級(jí)排出的氣量改變，或者后一級(jí)所能吸進(jìn)的氣量改變，或者氣體冷卻溫度改變，則級(jí)間壓力將發(fā)生變化。所以，在活塞式壓縮機(jī)中壓力變化往往是氣量供求變化的反映；壓力變化是現(xiàn)象，氣量變化是本質(zhì)[2]。

　　二級(jí)排氣閥的泄漏，導(dǎo)致二級(jí)進(jìn)氣變少，即后一級(jí)所能吸進(jìn)的氣量變少，導(dǎo)致前一級(jí)壓力系統(tǒng)供過(guò)于求，系統(tǒng)內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷增加，壓力便不斷提高，即反映為一級(jí)排氣壓力升高。

　　3.2 排氣溫度升高原理分析

　　壓縮機(jī)排氣溫度為：

　　公式中：

　　Ts——吸氣溫度；

　　——壓縮比；

　　K——氣體壓縮指數(shù)。

　　上述公式明確的表達(dá)了影響排氣溫度的因素[3]。

　　影響進(jìn)氣溫度和壓縮比改變的因素均會(huì)影響排氣溫度的變化。

　　一級(jí)排氣閥泄漏，使熱的氣體回竄入氣缸，它不僅在吸氣過(guò)程中加熱進(jìn)氣，提高吸氣溫度，而且壓縮過(guò)程的開(kāi)始階段能繼續(xù)加熱氣體，使一級(jí)排氣溫度升高，這是吸氣溫度的影響。

　　如前所述，二級(jí)排氣閥泄漏，導(dǎo)致壓縮機(jī)一級(jí)排氣壓力升高，一級(jí)壓比的升高也會(huì)導(dǎo)致一級(jí)排氣溫度的升高，這是壓縮比的影響。

　　3.3 氣閥故障原因

　　該壓縮機(jī)組在8000小時(shí)保養(yǎng)期間，已對(duì)壓縮機(jī)所有氣閥閥片進(jìn)行了更換，但是采用的備件批次不同，共有2個(gè)批次，其中多數(shù)是在機(jī)組投入正常運(yùn)行后的某年集中采購(gòu)的一批氣閥閥片備件，僅有1個(gè)一級(jí)閥片和2個(gè)二級(jí)閥片是最初的壓縮機(jī)隨機(jī)配件。在本次拆檢氣閥過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)后期集中購(gòu)買的備件閥片質(zhì)量與隨機(jī)配件氣閥中的閥片質(zhì)量不同，前者材料較軟，壓縮機(jī)僅運(yùn)行345小時(shí)，所有閥片都有變形，嚴(yán)重的甚至斷掉，而后者材料較硬，沒(méi)有任何變形，如圖9所示。

　　通過(guò)對(duì)比，可判斷后期購(gòu)買的閥片備件存在質(zhì)量問(wèn)題。后期邀請(qǐng)氣閥廠家柯贊尼公司技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)，將樣本帶回進(jìn)行分析，也證實(shí)問(wèn)題閥片的材質(zhì)并非Peek材質(zhì)。因此，本次壓縮機(jī)故障的根本原因是采購(gòu)的壓縮機(jī)備件閥片質(zhì)量不合格，導(dǎo)致了壓縮機(jī)氣閥的損壞、漏氣，氣閥漏氣導(dǎo)致壓縮機(jī)一級(jí)排氣壓力、一級(jí)排氣溫度和壓縮機(jī)振動(dòng)升高。

　　4 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)與管理提升措施

　　4.1經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

　　此次事件暴露出壓縮機(jī)備件采購(gòu)過(guò)程和備件質(zhì)量管理方面存在漏洞，一是備件采購(gòu)渠道有環(huán)節(jié)存在嚴(yán)重問(wèn)題；二是物資管理人員對(duì)采購(gòu)到貨的壓縮機(jī)備件沒(méi)有進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)或?qū)I(yè)技術(shù)能力不足，不具備檢驗(yàn)壓縮機(jī)備件質(zhì)量是否合格的驗(yàn)貨能力；三是壓縮機(jī)維保技術(shù)人員對(duì)于更換的備件質(zhì)量判斷對(duì)比能力也不足，更換備件時(shí)未能發(fā)現(xiàn)備件的質(zhì)量不合格。備件采購(gòu)、驗(yàn)貨、使用更換三個(gè)主要環(huán)節(jié)均失守，從而導(dǎo)致了本次不該發(fā)生的故障發(fā)生。

　　4.2 管理提升措施

　　建議從以下三個(gè)方面加強(qiáng)管理，提高備件管理質(zhì)量，從而提高壓縮機(jī)管理水平。

　?。?）建立物資采購(gòu)渠道監(jiān)督機(jī)制，確保采購(gòu)渠道規(guī)范，采購(gòu)源頭及后續(xù)各個(gè)環(huán)節(jié)受控。對(duì)于本次故障事件，還需嚴(yán)格追溯采購(gòu)渠道存在問(wèn)題環(huán)節(jié)，追究相應(yīng)責(zé)任人對(duì)本次故障的直接損失進(jìn)行賠償，并對(duì)現(xiàn)有庫(kù)存中的問(wèn)題備件進(jìn)行全部更換，同時(shí)對(duì)備件采購(gòu)渠道進(jìn)行認(rèn)真排查和整改。

　?。?）建立物資到貨驗(yàn)貨制度，對(duì)于專業(yè)性較強(qiáng)的物資備件，采取雙人驗(yàn)收，物資管理人員和專業(yè)技術(shù)人員共同參與備件的驗(yàn)收，確保到貨物資備件質(zhì)量可靠。

　?。?）加強(qiáng)壓縮機(jī)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，無(wú)論是技術(shù)人員、維保人員、操作人員、值班人員均需加強(qiáng)壓縮機(jī)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，從壓縮機(jī)基本原理、常見(jiàn)故障處理及分析、壓縮機(jī)故障應(yīng)急處置、備件質(zhì)量管理等方面做好業(yè)務(wù)培訓(xùn)，全面提高相關(guān)人員的專業(yè)技術(shù)水平，從而提高壓縮機(jī)管理水平。

 

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 沈慶根.設(shè)備故障診斷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007:189.

　　[2] 郁永章.活塞式壓縮機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982:43-44.

　　[3] 崔天生.壓縮機(jī)的安裝維護(hù)與故障分析[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1993:151

　　作者簡(jiǎn)介

　　熊一丁，女，1995年，四川人，職稱：助理工程師，學(xué)位：工學(xué)學(xué)士，研究方向：壓縮機(jī)運(yùn)行管理

 

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