莊偉國

（中海油惠州石化有限公司）

摘　要：往復式壓縮機穩(wěn)定運行受多方面因素影響，比如工藝方面的問題、填料、氣閥、軸瓦、活塞桿等易損件故障損壞。對于軸瓦的失效問題，分析了一起往復式壓縮機燒軸瓦事故，從現(xiàn)象入手、分析可能的原因，確定是軸瓦脫落，間隙增大造成的油壓降低，潤滑油油膜無法正常建立，導致燒軸瓦事故的發(fā)生。Z后提出了防止軸瓦失效或者及時解決由軸瓦失效所產(chǎn)生的壓縮機事故的技術措施，實現(xiàn)問題早發(fā)現(xiàn)、早處理，減少事故損失。

關鍵詞：往復式壓縮機；潤滑油壓力降低；燒軸瓦原因分析；處理策略；改進建議

在煉油生產(chǎn)過程中，氫氣壓縮機用于加氫和鉑重整等工藝。往復式循環(huán)氫壓縮機是加氫單元的重要設備，該壓縮機故障停運將會導致整個裝置聯(lián)鎖停工。近期發(fā)生了一起往復式循環(huán)氫壓縮機K101A(型號為2D16－20/28－38，具體含義為2列，對置式，活塞推力16噸，排氣量20m³/min，排氣壓力2.8～3.8MPa)燒軸瓦的突發(fā)事故，嚴重威脅裝置的連續(xù)平穩(wěn)運行。往復式壓縮機易損件多，及時發(fā)現(xiàn)設備故障的前期征兆，是避免事故進一步擴大化的關鍵。本文從現(xiàn)象入手、分析可能的原因，并提出預防往復式壓縮機燒軸瓦的技術措施。

1　燒軸瓦的過程和初步分析

上午10:30左右，動設備維保人員發(fā)現(xiàn)K101A振動與異音狀況偏大，通知外操到現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)K101A十字頭滑履視窗潤滑油冒煙，立即進行了緊急切換備用壓縮機，11:02停壓縮機主電機。事后，通過調DCS畫面機組參數(shù)趨勢發(fā)現(xiàn):首先機身振動開始增大，從1.35mm/s漲到3.35mm/s(見圖1);緊接著K101A潤滑油總管油壓從0.35MP降至0.25MPa(見圖1)，油壓曲線呈不斷下降趨勢;驅動端主軸承溫度從50℃開始不斷上漲，Z高漲到74℃(見圖2)。

圖1　機身振動及潤滑油總管壓力變化趨勢

圖2　主軸承溫度變化趨勢

K101A停機之后，進行工藝隔離、檢修處理。壓縮機解體之后，檢查發(fā)現(xiàn)曲軸箱內的潤滑油金屬顆粒含量較高，軸瓦的巴氏合金層部分出現(xiàn)局部脫落現(xiàn)象，其中壓縮機驅動端的曲軸軸承磨損比較嚴重，非驅動端的曲軸軸承輕微磨損［1］。

往復式壓縮機的潤滑分為飛濺潤滑和壓力潤滑(強制潤滑)兩種方式。K101A采用稀油強制潤滑，氣缸和傳動機構的潤滑分別屬于兩個互相獨立的子系統(tǒng)，傳動機構通過油泵壓力循環(huán)潤滑，氣缸及填料則通過注油器供油潤滑［2］。

圖3是K101A傳動機構潤滑油流程示意圖。每一個潤滑部位都是十分重要的，只要有一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會出現(xiàn)事故。一旦潤滑油總管油壓偏低，到達軸承主軸瓦、連桿大頭瓦表面的潤滑油量就非常有限，也就不能有效形成油膜，造成軸承主軸瓦、連桿大頭瓦與軸頸表面的直接摩擦，潤滑油量不足，不能充分帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，所以就非常容易出現(xiàn)燒軸瓦的情況。

圖3　K101A傳動機構潤滑油流程示意圖

2　燒軸瓦原因的進一步分析

由于燒軸瓦的具體原因還不清楚，繼續(xù)進行探究。因此有必要對各種可能造成油壓降低的原因進行排查［3］。避免因為同樣的原因導致事故再次發(fā)生。

2.1儀表系統(tǒng)排查

對照現(xiàn)場就地儀表指示和遠傳儀表數(shù)值，兩者相差不大。故可以排除儀表故障方面的原因造成潤滑油總管供油油壓降低的可能。

2.2潤滑油路系統(tǒng)檢查

一般情況下，造成機組潤滑油總管供油壓力降低的油路方面原因主要有:機身曲軸箱油池油位極低;油管路出現(xiàn)堵塞;法蘭、管線、安全閥發(fā)生泄漏。經(jīng)過現(xiàn)場檢查，油池油位、雙聯(lián)式油過濾器壓差均正常，管線、安全閥也沒有泄漏現(xiàn)象。

(1)檢查油池油位，油位在液位計的2/3高度處，油位正常。

(2)檢查雙聯(lián)油過濾器壓差，現(xiàn)場壓差表指示和遠傳儀表均顯示為0.024MPa，未超過報警值(0.1MPa)。確定潤滑油油壓降低的主要原因不是由于油管路堵塞造成的。

(3)現(xiàn)場通過采用目測和紅外測溫儀的方法檢查整個潤滑油路系統(tǒng)。法蘭無泄漏現(xiàn)象;管線正常，無砂眼;安全閥的出口溫度正常，說明安全閥沒有內漏現(xiàn)象。排除泄漏?成潤滑油油壓降低的可能。

2.3檢測油池潤滑油品質

現(xiàn)場從機身油池取潤滑油樣進行化驗分析，外觀上潤滑油已被燒黑，從化驗分析結果來看，潤滑油?未帶水，排除潤滑油帶水造成油壓降低的可能。

2.4機械故障排查

機械故障造成油壓降低的原因主要有:

(1)機組油站油泵故障。該往復式壓縮機機組油泵為齒輪泵，現(xiàn)場油泵出口壓力、軸承溫度和振動、響聲等無明顯異常。排除油泵故障的可能。

(2)潤滑油油溫過高。油溫過高會導致潤滑油的粘度降低，從而導致潤滑油油壓降低。機身油池溫度計指示和供油總管遠傳溫度上顯示為37℃，現(xiàn)場使用紅外線測溫儀進行溫度檢測，曲軸箱溫度為35℃，排除油溫高造成機組油壓降低的可能。

(3)曲軸軸瓦嚴重磨損。曲軸軸瓦間隙過大會導致潤滑油從軸瓦間隙中流走，造成機組潤滑油供油總管壓力下降，進而直接影響到軸瓦的潤滑狀況，嚴重時甚至會出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象，燒熔狀態(tài)的巴氏合金粘附在曲軸上導致軸瓦的磨損速度加快［4］。軸瓦的磨損是一個長期的過程。

軸瓦Z先被磨損的是0.5mm厚度的巴氏合金減磨層。在對其零部件的拆檢過程中發(fā)現(xiàn):其他未發(fā)生燒瓦的連桿大頭瓦內表面澆注的巴氏合金也已經(jīng)發(fā)生局部脫落，發(fā)生燒瓦的大頭瓦內表面巴氏合金消失殆盡，軸瓦合金脫落將導致曲軸軸頸和軸瓦配合間隙增大、機組潤滑油壓力下降和出現(xiàn)異響［5］。

軸瓦的鋼背與曲軸頸表面直接摩擦，曲軸軸頸表面局部發(fā)藍，表明產(chǎn)生過局部高溫，曲軸頸表面再受到潤滑油的冷卻作用，其相當于“淬火”過程，使曲軸頸表面極易產(chǎn)生裂紋而導致曲軸報廢，并直接影響到壓縮機的安全運行。詳見圖4。

圖4　燒壞的軸瓦

3　處理軸瓦損壞問題的策略

3.1處理措施

(1)更換曲軸軸承、中間曲軸軸承、大頭瓦等磨損嚴重的零部件，重點控制安裝間隙，同時對曲軸軸頸進行重點修磨，清理、吹掃油孔和機身油箱底部過濾器。

(2)排查十字頭的磨損情況，修磨滑痕、清理劃道，確認十字頭銷安裝正常。

(3)排查隔離室的磨損情況，更換刮油環(huán)、擋油環(huán)、導向軸承套、填料函等零部件，并裝配合格。

(4)排查并清理活塞、氣缸、氣閥等關鍵零部件，調整內外止點，使余隙合格，確認活塞桿連接壓力體正常裝配。

(5)確認機組潤滑油系統(tǒng)以及軸封正常。

3.2改進措施

(1)對于連桿大頭瓦的制造質量，與其生產(chǎn)廠家聯(lián)系，改進澆注工藝，提高巴氏合金與鋼背的結合力，要求確保供貨質量，同時注意保證機組的安裝質量。

(2)對于潤滑油質量問題:定期分析油質，酌情更換，確保潤滑油質量達到規(guī)定的指標。

(3)加強對潤滑油總管油壓油溫，油壓，機身振動，軸承溫度的監(jiān)測。

(4)增加機組振動高聯(lián)鎖停機。

4　結論

往復式壓縮機易損件多，故障出現(xiàn)后要及時、準確的做出判斷和處理，總結經(jīng)驗教訓，避免類似事故的發(fā)生。及時發(fā)現(xiàn)并處理軸瓦失效問題是確保壓縮機機組以及裝置連續(xù)、安全穩(wěn)定運行的重要因素，為裝置的安全生產(chǎn)保駕護航。

來源：《廣州化工》2020年24期