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空分裝置活塞壓縮機常見故障及解決

  【壓縮機網】河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠現有五套空分裝置,其中產品氧氣、氮氣活塞式壓縮機16臺,其作用是將來自空分冷箱15kPa的低壓氧氣和8kPa的低壓氮氣經活塞式壓縮機加壓后送入管網供各用氣單位使用。活塞壓縮機均為水冷、無油潤滑型式,在過去二十年里,活塞壓縮機出現過較多故障,也因此形成了一系列例檢制度,避免了事故的再次發生。我廠活塞壓縮機型式如下:

  氧壓機ZW-33/18型,為立式三級三列雙作用無油潤滑水冷式;ZW-52/20型,立式三級四列;ZW-64/18型,立式三級四列。

  氮壓機ZW-32/18型,立式三級三列雙作用無油潤滑水冷式;ZW-34.3/20型,三級三列;ZW-64/18型,三級四列。

  一、氣缸方面故障

  ZW-33/18氧壓機運行多年,在例行檢查時,發現一二級鋁活塞體的導向環槽出現軸向間隙擴大甚至達到3mm以上、環槽直角已磨損成斜的。于是,將活塞體送到車床上對導向環槽進行再加工,同時聯系供貨單位另配加寬非標導向環。由于導向環加寬,軸向間隙比標準適當放大0.1~0.2mm,從而能夠繼續使用該活塞體。建議各級活塞體均備用一只,例檢時發現導向環問題需重新熱套新環時,可直接使用備用活塞體。因按照導向環安裝操作規程,熱套導向環工作需要一個較長的隨爐冷卻過程,更換新活塞體可節約檢修時間,保證備機完好狀態。

  ZW-34.3/18型氮壓機在運行6000多小時后出現級間壓力異常現象:一級排氣壓力由0.18MPa上升到0.27MPa、一級排氣溫度由155℃上升到186℃,后來又分別下降到0.21MPa、165℃。停機檢查,二級進氣內有不銹鋼金屬片,二級活塞體上下端面擠壓有不銹鋼碎片。該機活塞體的活塞環的環槽內均有不銹鋼彈力環,這時二級的三只活塞環僅剩2.4~4.3mm(新環13mm,規定最小徑向厚度7mm)。因活塞環磨損嚴重,導致其槽內的彈力環出來與氣缸壁磨損,彈力環斷裂成碎塊,造成氣內漏。最終通過打磨活塞體和缸壁、更換新的二三級活塞環、填料函內各密封圈、拆檢各級氣閥、拆下各級彈力環后恢復正常使用,并將原氧壓機上的彈力環均拆下不再使用。

  2#ZW-33/18氧壓機運行中,出現三級排氣溫度異常上升,現場檢查一級活塞桿未做上下運動,二三級正常。停機檢查到一級發生撞缸事故:連桿大頭瓦固定螺栓斷裂一只,活塞行程加大超限,鋁活塞體被撞碎、氣缸蓋被撞裂縫滲水、連桿斷裂。于是該機進行全部解體大修,更換一級活塞體、連桿、損壞的主軸瓦、大頭瓦、連桿螺栓等。機組重新對中,最后得以恢復使用。

  氣閥故障。如果某級吸氣閥關閉不嚴,則當氣缸內氣體被壓縮時,缸內氣體就會漏向吸氣管道,這樣吸氣溫度就上升,用手摸吸氣閥即可感覺出來,而且將使吸氣壓力升高,即上一級排氣壓力升高,該級排氣壓力有所下降。因此日常巡檢中,可手摸各級吸氣閥,發現燙手或溫度明顯偏高于其他同一級氣閥,則該氣閥一定有內漏,需停機拆檢。一般是閥片斷裂掉塊問題,或閥片磨損密封不嚴,氣閥閥罩松動也會造成內漏和異響。如果某級排氣閥關閉不嚴,則當缸內停止排氣開始吸氣時,排氣管道內的高壓氣體會倒灌回氣缸內,倒灌回的氣體未經冷卻,溫度很高,從而使排氣溫度相應升高。該級吸排氣閥故障均能造成上一級排氣壓力和溫度升高。

  二、操作方面

  1.某次,開啟3#ZW-33/18氧壓機后未認真檢查就送氣運行,半小時后DCS上排氣溫度超溫報警。到現場檢查,發現機器的總進回水閥未打開,氣缸回水視鏡爆裂。立即停機,這時注意不可強行供水,防止溫度驟降出現其他事故。后吊出活塞檢查活塞環、導向環。

  2.某次,2#ZW-64/18氮壓機開機運行兩個多小時后,一級排氣溫度超過180℃聯鎖停機(正常運行溫度155℃)。經查,一級氣缸、二三級氣缸的兩只DN25回水閥未打開造成氣缸未能充分冷卻。在前天進行檢修機器時,關閉了該兩只閥門,檢修結束未予恢復,開機前也未認真檢查,造成氣缸冷卻不充分,排氣溫度超標。

  3.某次,2#ZW-32/18氮壓機開機時,手搖齒輪油向曲軸箱各潤滑點供油,后壓力表上升后就停止手搖油泵,這時DCS上的進曲軸箱前油壓并未出現升高。開機后,曲軸箱呼吸孔和刮油器處冒白煙,急忙停機,打開曲軸箱側蓋,手搖油泵查看各潤滑流路暢通。調閱DCS上趨勢圖:開機30秒后DCS上才出現油壓,運行2分鐘后停機。由于前30秒瓦塊上沒有進油,造成軸瓦上原存殘油汽化。在后來的大修氧氮壓機時,該機瓦塊損壞最多。于是規定:開機前手搖油泵供油,必須保證DCS上出現油壓大于0.10MPa且持續1分鐘后,方能進行開機,真正達到開機前用手搖油泵向機器各潤滑點供油的目的。

  三、油路問題

  ZW-33/18、ZW-32/18氧氮壓機的齒輪油泵安裝在機身端面,主動齒輪通過離合器與曲軸相連,由曲軸帶動。運行中多次出現泵后油壓和濾后油壓突然下降又恢復的現象,甚至有時造成油壓過低直接聯鎖停機。經查,離合器磨損,更換新的離合器后故障消除。

  ZW-64/18氮壓機齒輪油泵與曲軸直接連接,開機前,通過開啟機器外的輔助齒輪油泵(1.5kW電機帶動)向各潤滑點供油。待主機運行,油壓大于0.30MPa,輔泵自停,依靠本身齒輪油泵供油。由于輔泵安裝位置高于曲軸箱油面,每次開該泵時,無油壓,需拆卸油壓力表排氣后油壓才上升,通過在泵后油管上安裝一∮8排氣閥用于每次開機前輔泵排氣。

  2#ZW-64/18氮壓機運行一年后例行檢查,曲軸箱內有軸瓦上巴氏合金碎塊脫落現象。經查,三級連桿大頭瓦上脫落,更換新的大頭瓦,但在后來運行中出現油壓低聯鎖停機,仍是三級大頭瓦損壞嚴重,間隙過大,油直接漏出來。軸瓦鋼背磨損曲軸,導致曲軸受損。于是機器解體,更換新曲軸和軸瓦,但后來仍出現該三級大頭瓦損壞磨損曲軸。本次將曲軸上車床加工,軸頸由原來的§190mm加工成§189.4mm,并專配加厚非標大頭瓦。隨后運行中重點關注該機軸瓦磨損,但例行檢查時仍出現巴氏合金脫離。于是在三級連桿上使用加厚非標的鋁鎂合金大頭瓦,在后來的例行檢查中未再出現軸瓦損壞故障。

  四、冷卻器故障

  氧氮壓機的級間冷卻器,水走管程、氣體走殼程,由于銅換熱管堵塞引起換熱效果差,用機械法疏通換熱管,長期采用這種方法,致使換熱管竄漏。運行中,二三級排氣壓力大于水壓,二三級冷卻器的回水有機玻璃視鏡內出現氣泡,可判斷出冷卻器竄漏。通過拆卸兩端封頭,裝上自制法蘭,充氣查漏,能查到換熱管竄漏,采用堵頭封堵。目前已有多臺換熱器出現過銅管竄漏進行封堵。該類冷卻器管板與殼體間密封采用填料密封,密封不嚴也出現竄漏,更換新填料或適當進行緊固封頭螺栓能夠消除竄漏。

  某次,2#ZW-32/18氮壓機開機后,填料函銅管放空口出水,及時停機,檢查到一級冷卻器內2根換熱管泄漏。平時運行中一級排氣壓力0.2~0.25MPa,低于水壓0.30MPa。后來在我廠所有氧氮壓機的冷卻器氣體側均安裝不銹鋼吹除閥,用于每次開機前檢查是否出水而能及時發現冷卻器竄漏故障。

  1#ZW-52/20氧壓機二級冷卻器的管板與換熱管脹結處滲水到氧氣側,通過重新脹接銅管后消除串漏點。

  ZW-64/18氮壓機冷卻器水走殼程,氮氣走管程。運行半年后,冷卻器換熱效果變差,拆開水管檢查到殼程內折流板脫落,因采用鋁折流板,被循環水(軟水)腐蝕,水走短路,換熱效果變差。于是要求廠家更換了新的冷卻器芯子。

  2025年3月,在停的1#ZW-64/18氮壓機各級冷卻器氣側吹除閥打開后均出現游離水,且水順著各級活塞桿往下流入曲軸箱,拆各級氣閥,均流出大量水。拆檢各級冷卻器,檢查到二級冷卻器銅管五根出現串漏嚴重,予以封堵,并拆檢各活塞、氣閥和密封器,清理水跡,更換潤滑油。由于冷卻器已使用十五年,且一次性出現這么多根銅管漏點,于是訂購新的換熱器予以更換。并要求在停的壓縮機循環水保持暢通時,各冷卻器氣側吹除閥打開,每小時巡檢時一旦發現有水出來,及時關閉水路總閥,對冷卻器進行查漏,避免在停機器不關注,發現不及時導則水分進入氣側和油側。

  五、解決措施

  1.每次檢修機器時,停下氣、水后,在相關氣體閥門、水路閥門上懸掛警示牌,做好書面記錄,不得進行操作,防止無意操作使其他機器氣體倒流過來或水路供水而進入曲軸箱內。必須做到安全檢修,檢修完畢,由掛牌人員拆去警示牌,通知運行人員檢修結束可以試機。

  2.氧壓機必須處理好刮油環,運行中活塞桿不得有帶油現象,需研磨或更換刮油環,必要時更換活塞桿;填料函漏氣量大及時更換密封圈。組裝時切記三瓣密封在靠近氣缸側,否則三六瓣密封圈順序裝反,開機就會漏氣。

  3.做好每臺動設備的開動臺時統計記錄,建立一機一帳維修檔案,方便查找問題、列出保養檢修計劃。根據備件質量情況,每2000h~4000小時例行檢查一次氣缸,查導向環間隙是否擴大、磨損,活塞環厚度是否合格;每4000小時檢查一次氣閥和曲軸箱內各螺栓的緊固情況。

  4.每半年化驗一次潤滑油,清洗一次油路更換油濾芯

  5.加強巡檢和管理,發現儀控柜上級間壓力不正常,停機檢查。巡檢注意各吸氣閥是否過熱而判斷內漏與否,細看冷卻器回水視鏡內是否有氣泡而判斷竄漏與否,曲軸箱油位是否異常升高或下降判斷油冷卻器竄漏:水進入油側,潤滑油乳化,曲軸箱油位視鏡處潤滑油明顯變色;油進入水側,曲軸箱油位下降并且潤滑油隨循環水進入到循環水池內。

  6.運行16000~24000小時后進行大修一次,全面檢查、拆卸和清洗機組,修配和更換磨損的零部件,并對照原來記錄的數據和技術標準進行重新找正、找平,壓力容器和安全閥按規定進行檢查。

  7.氧壓機進行檢修裝配時,與氧氣接觸的各部位,徹底脫脂清洗,絕對忌油操作。在啟動升壓和停機降壓過程中,操作放空閥、送氣閥必須緩慢開啟或關閉,絕不能在一瞬間迅速開、關,否則造成瞬時局部氧氣流速過分驟升,易出現安全事故。

  8.制作開停機提醒牌。將開機、停機步驟列在上邊,每次開機時逐條對照,核實無誤后進行下一步操作,避免操作不當造成設備故障。

  9.各換熱器使用超過五年就會出現串漏,運行十年,考慮更換新的換熱器。對各緩沖罐、換熱器等壓力容器按照規定進行周期檢驗。

  10.由于鋁鎂合金軸瓦具有耐磨、抗高溫變形能力大等優點,可以在活塞式壓縮機上使用,避免出現鋼背巴氏合金軸瓦因合金燒損后鋼背與軸頸接觸而損傷曲軸的事故發生。

標簽: 空分活塞壓縮機  

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