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摘要：我司柴油加氢装置新氢压缩机，累积运行时间不超过4个月，就发生性能降低，缸套磨损故障。机组故障造成装置生产大幅波动，对生产安全形成隐患。本文从运行角度分析压缩机缸套磨损的原因。
关键词：往复式压缩机；缸套磨损；失效分析
1、概述
柴油加氢装置新氢压缩机，工艺位号：C102A/B；机组型号为：2D40-9/23-117-BX，该压缩机为二级压缩。主要性能参数如下：
轴功率：800KW
转速：333rpm
流量：11000m3/h
介质：氢气
一段吸/排气压力：2.3MPa/5.197 MPa
二段吸/排气压力：5.197 MPa /11.7 MPa
一段吸/排气温度：40℃/123℃
二段吸/排气温度：40℃/124℃
新氢压缩机组，其中C102A自随装置停工检修时中修后至出现磨损故障累计运行28天。C102B自随装置停工检修时中修后至出现事故累计运行约4个月时间。
两台机组故障现象相同，出现事故的表现为：运行中一级排气压力低于级间压力设定值4.3MPa，机组工艺系统中一返一自控组阀位逐渐关闭，直至关死，二返二自控组阀位逐渐开大，这样就造成了新氢压缩机组排气量降低、反应系统压力下降，进入新氢压缩机组的氢气量减少。而氢气从制氢装置来的量未发生变化，这就造成了新氢压缩机入口分液罐V105压力升高，超过设定的压力值2.1Mpa。所以新氢放火炬自控组开启，造成了柴油加氢系统压力波动大，形成恶性循环。切换机组后将压缩机解体，发现一级活塞环与支撑环磨损严重，一级气缸缸套拉伤，部分气缸填料盒密封面磨损严重。如图1、2所示。
2、原因分析
解体后发现气缸内较脏，密封环磨损严重，鉴于机组解体后现象分析可能造成该类事故的原因为：介质气中含有其它杂质（如活性炭粉末或催化剂粉末等），与油（有油润滑机组）混合后形成研磨剂，加速磨损。另外机组整体水平精度可能较差、吸入口压力波动大、注油量过多或过少等都会引起此类故障的发生。
通过原因分析进行逐一判断。
首先，经与车间相关工艺技术人员沟通确认，对机组内压缩气体进行化验分析，各组份指标正常，清洁无杂质。然后，查看压缩机组进气压力趋势图，进气压力无大幅波动，均在控制指标要求范围内。其次，机组解体回装过程中，采用内径激光找正仪现场对机组进行缸套与十字头滑道同轴度统检验，缸套较十字头低0.05mm（标准要求≤0.07mm）在合格范围内。
一段缸活塞环的比压核算，该机组使用的是填充四氟乙烯活塞环，它是一个具有很好弹性的开口环，在自由状态下，有一个开口间隙，当装入气缸内，被迫合拢呈圆环，在切口部 位有热膨胀间隙。活塞环具有弹力，自由状态下就紧贴气缸内壁，所受到的约束力称为初弹比压。活塞环实现密封的前提是需要有初弹比压，才能建立起压力差，而活塞环的初弹比压与环的自由开口间隙有很大关系。压缩机正常运行时，密封比压随气缸内、外压力差的增大而增大，因此活塞环具有自紧密封的作用。仅从密封来看，密封比压越大越好，但是如果密封比压过大，会使活塞环或缸套磨损严重，影响压缩机的正常运行。原设计型号的活塞环，其初弹比压为：
=0.035
PLICF环的经验值为0.03～0.05 MPa。从计算可知，活塞环的初弹比压在正常的范围内。一段缸活塞支承环比压核算：对于PLICF塞环，考虑到其强度，必须增设支撑环，主要起到支承活塞和活塞杆的重力，起到确定活塞中心的作用，支撑环的外径与气缸间采用动 配合。其比压为
MPa
参照活塞支承环表面的许用比压经验值为0.03 ～0.05MPa，该压缩机组一段活塞的支承环的承压表面比压已超出许用值范围。
同时对故障环进行第三方检测，材料组分及部分可检测的物理性能参数（如密度，线性膨胀系数等），基本符合设计值，偏差在容许范围内。但由于非金属高分子材料的自身特性，一些参数已无法检测，不排除在压制、烧结等工艺过程中存在问题。
通过以上分析，判断机组缸套磨损的主要原因为两台机组所用同批次支撑环与活塞环在设计制造过程中存在问题，导致支撑环与活塞环在机组运行过程中快速磨损，磨损后颗粒与润湿油混合后进一步加剧了磨损速度，最终使密封体与缸套直接接触对缸套造成磨损。同时我们也不排除因介质组份问题造成故障的可能。
3、解决办法与预防措施
3.1 对两台压缩机一级缸套进行更换，保障机组性能完好。一段缸套在大型卧式镗床上将其破坏取出。新缸套采用热装后机加工的方式进行尺寸保证。
3.2 将同批次、同厂商的密封环、支撑环进行退货，并要求厂商根据现场条件重新设计密封环、支撑环材质及比压值。
3.3 与仪表部门合作对机组活塞杆下沉报警进行调校，以保证在发生磨损后活塞杆小量下沉时既报警，以免造成更严重的后果。
3.4 要求装置按设计指标进行调整操作，保证介质组合理性，并减少波动。
4、结语
通过对引起缸套磨损的可能性因素进行分析，判断出本次磨损的主要原因的所在，并针对此类问题举一反三，采取多种可控手段避免此类事故的再次发生。
参考文献：
[1]王宝君.往复式压缩机故障分析及改善措施[J].2011年全国石油化工机泵年会，2012.
[2]刘卫华，郁永军.往复压缩机故障诊断方法的研究[J].压缩机技术，2001，1（1）：3-5.
[3]王发辉，刘秀芳，程艳霞.往复压缩机故障诊断研究现状及展望[J].压缩机技术，2007（2）：45-48.
论文作者:冯彪
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/1
标签：机组论文; 磨损论文; 压缩机论文; 活塞环论文; 缸套论文; 压力论文; 气缸论文; 《基层建设》2017年第20期论文;