苗付杰

（盛隆化工有限公司，滕州 277519）

1 研究背景

盛隆化工有限公司10万t/a甲醇生产装置所使用的3台焦炉气压缩机为大型往复活塞压缩机，型号为4M40-345/25，型式为四列对称平衡型，特点是各列气缸水平布置并对称分布在曲轴两侧。由于往复活塞式压缩机内部各运动部件在曲柄连杆机构的带动下承受高温、高压、高速摩擦以及各种交变冲击负荷，各运动部件容易出现损伤，轴瓦容易烧损，导致压缩机设备故障率较高、设备维修量大。如果对焦炉气压缩机疏于维护或维修不当，不仅会造成经常停车检修，甚至会引发重大设备事故。焦炉气压缩机是甲醇生产装置的主要设备，其能否长周期安全稳定运行是甲醇装置稳产高产的关键因素。因此，掌握焦炉气压缩机的常见故障发生规律和对应维修措施，并对其故障进行提前预判和防范，显得尤为重要。

图1

2 4M40-345/25焦炉气压缩机常见故障分析及维修对策

由于4M40-345/25型焦炉气压缩机内部各运动部件在曲柄连杆机构的带动下承受高温、高压、高速摩擦以及各种交变冲击负荷，导致故障多发生在主机中的气阀、曲轴、轴瓦、连杆、十字头、气缸、活塞、填料等部位。

2.1 气阀故障分析与维修对策

经统计发现，气阀故障占往复活塞式压缩机故障总数的60%，必须引起高度重视。气阀发生故障后，会使压缩机吸气量减少。严重时，气阀碎片被吸入气缸，损坏缸体，造成重大事故。因此，操作人员和维修人员发现气阀有故障时，必须及时处理。

气阀常见故障：气阀的阀片和弹簧损坏、气阀漏气。

故障分析：阀片损坏的主要原因有疲劳断裂、阀片材料缺陷、介质腐蚀、阀片磨损。

（1）疲劳断裂：由于阀片承受住频繁的冲击载荷和弯曲交变载荷，阀片容易产生疲劳造成径向断裂。

（2）阀片材料缺陷：阀片材料夹渣、夹层、裂纹等缺陷会引起阀片应力集中，在交变载荷作用下，成为疲劳破坏的根源。

（3）介质腐蚀：焦炉煤气中的H2S等硫化物与冷凝水形成硫酸和亚硫酸，具有腐蚀性。

（4）阀片磨损：阀片与导向块工作面之间频繁摩擦易造成磨损。

气阀弹簧损坏的主要原因：疲劳破坏、介质腐蚀、材料缺陷、磨损。

（1）疲劳破坏：弹簧从阀片全闭到全启，其载荷由预压缩力变化到最大压缩力，承受交变循环载荷，引起疲劳破坏。

（2）焦炉煤气对弹簧表面有腐蚀作用，会使弹簧产生凹坑、麻点，引起应力集中，加速弹簧疲劳破坏。

（3）弹簧的材质不符合要求，在加工、热处理时有缺陷也会造成弹簧在工作过程中发生破坏。（4）弹簧在压缩过程中容易与孔壁产生摩擦造成磨损。气阀漏气的主要原因：阀片变形、破裂；润滑油在高温下变成碳渣卡在密封面；阀座和阀片严重磨损。

维修对策：压缩机因故障停机或按计划停机检修时要对气阀进行拆检维修，对损坏的零件进行更换，维修、研磨阀座等主要零件。

拆卸气阀时应对称地卸螺栓，不要把螺帽一下子全卸掉。用杆状工具把气阀盖撬开一些，检查确认缸内没有气体压力后，方可将全部螺帽卸下，以免造成飞盖伤人事故。取出气阀后，检查其损坏部位和情况，并对损坏的部件进行更换。安装气阀时，切勿忘记放垫片。垫片要大小合适，否则不易保证气密性。装入气阀后，在安装气阀盖时应对称拧紧螺帽，防止一边过紧造成漏气。

2.2 曲轴故障分析与维修对策

曲轴常见故障有曲轴颈磨损失圆和曲轴产生裂纹或折断。

曲轴颈磨损后失圆的故障分析：连杆大头瓦和曲轴间隙过大；曲轴瓦间隙偏小，或各道曲轴瓦不在一条中心线上；连杆活塞或曲轴平衡铁及飞轮不平衡，引起附加惯性力和惯性力矩，使机组振动。

维修对策：轴颈磨损后的修复可采用热喷涂工艺处理。

曲轴产生裂纹或折断的故障分析：曲轴瓦和连杆瓦间隙过大或瓦的巴氏合金脱落，因此冲击，载荷加大；曲轴长期工作或超温超压使用，产生疲劳损坏；曲轴轴承间隙小或润滑不良引起轴瓦巴氏合金熔化，使曲轴发生变形。

维修对策：对于发生轻微磨损的曲轴可以采取简易的修复方法，先用细目锉刀把曲拐处磨出的凸台锉平，然后用砂布反复打磨，直到表面光洁。曲轴磨损严重可采用强化镀铁法进行修复。

2.3 轴瓦故障分析与维修对策

轴瓦常见故障有烧瓦、巴氏合金磨损脱落。

故障分析：一般在轴瓦和曲轴轴颈之间因没有润滑油或润滑油不足而没有形成润滑油膜的情况下会发生烧瓦。曲轴轴颈和轴瓦的摩擦表面无油膜隔离时，会频繁地直接接触，导致巴氏合金微粒从轴瓦表面脱落。

维修对策：连杆大头瓦为钢背锡锑轴承合金薄壁瓦，当其功能下降时，无需刮研，只宜更换。为得到较好的润滑条件，薄壁瓦的润滑油压要保持在2～3kg/cm2，以确保主轴正常运转。

2.4 连杆故障分析与维修对策

连杆常见故障有连杆螺栓出现裂纹、连杆螺栓产生过大的残余变形。

故障分析：在工作情况下，连杆螺栓主要受到交变载荷的作用。连杆螺栓在交变拉应力的作用下容易产生疲劳裂纹。如果连杆螺栓的预紧力不足，会导致连杆两瓦之间存在间隙，易产生疲劳断裂。

维修对策：在停车检修期间用磁粉或超声波检查连杆螺栓是否出现裂纹。若发现存在裂纹，应及时更换新的连杆螺栓。没有发现裂纹的，也要测量连杆螺栓是否产生过大的残余变形。如果发现连杆螺栓的残余变形大于2/1000时必须更换。

装配连杆螺栓时应预紧。连杆螺栓用液压拉伸器联接，油泵油压为70MPa，预紧力为500kN。

2.5 十字头故障分析与维修对策

十字头常见故障有跑偏和横移，十字头销过热和异响。

故障分析：在一般情况下，十字头在机身滑道内的位置应该居中，并与整个机身滑道的中心线重合，否则就会产生十字头在滑道内歪斜跑偏或横移跑偏的现象。如果油管堵塞造成润滑不良，会导致十字头销过热损坏。十字头销与瓦衬套之间应有一定的径向间隙，间隙过小，将造成烧瓦；间隙过大，会发出敲击声。十字头销与小瓦衬套之间应有一定的轴向间隙，否则将会产生过热和敲击声。

维修对策：十字头销中心线应与连杆中心线互相垂直，如不垂直，会使十字头跑偏。机身、中体、气缸、十字头滑道应以钢丝线找正定中心。用内径千分尺检测十字头在滑道内的位置是否正确以及滑道间隙是否合适。接上连杆后，进行慢动盘车。十字头与滑道的接触面不应翘起产生间隙。若存在对角间隙，就表面十字头可能跑偏，应及时查明原因并调整十字头。

为防止十字头销过热，必须仔细清理润滑油管，并要检查十字头本身的油孔与销轴上的油孔是否完全对准，不能错开。

为避免出现异响，装配十字头销与瓦衬套时要保证有一定的径向间隙和轴向间隙，间隙值不能过大或过小。

2.6 气缸故障分析与维修对策

气缸常见故障有过热、撞击声、异常振动。

故障分析：造成气缸过热的原因主要有冷却水供应不足、气缸润滑油不足、出口气阀漏气返回气缸；气缸发出撞击声的原因主要有活塞或活塞环磨损，吸、排气阀断裂或阀盖顶丝松动；气缸发生异常振动的原因主要有填料和活塞环异常磨损、支承不良、管线振动。

维修对策：如果气缸过热，应适当加大冷却水和润滑油的供应量。如果出口气阀卡住、断裂造成出口气阀漏气返回气缸，应及时更换新气阀。

若气缸出现撞击声，应检查活塞和活塞环，根据磨损情况进行处理或更换。吸、排气阀断裂或阀盖顶丝松动的，应进行修复或更换。

气缸发生异常振动时应检查填料和活塞环，发现存在异常磨损应进行更换。支承不良和管线振动时应加强支承。

2.7 活塞故障分析与维修对策

活塞常见故障有活塞杆过热、活塞卡住或咬住。

故障分析：造成活塞杆过热的原因主要有填料环的抱紧弹簧过紧，摩擦力大；活塞杆与填料盒有偏斜，造成相互有局部摩擦。

活塞卡住或咬住的主要原因有润滑油质量低劣或供油中断；冷却水供应不充分或在气缸过热之后进行强烈地冷却，引起气缸急剧收缩导致活塞咬住。

维修对策：活塞杆过热时应根据具体原因进行调整。填料环的抱紧弹簧过紧时应调整弹簧。若活塞杆与填料盒发生偏斜，应及时进行调整。

活塞卡住或咬住时应检查润滑油质量和供油情况，若是润滑油质量问题，应选择合适的润滑油；如果供油不良或中断，应保证良好的供油润滑。冷却水供应不充分时应增加冷却水供应量。禁止对过热的气缸进行强烈地冷却。

2.8 填料故障分析与维修对策

填料常见故障主要有填料漏气过多，填料发生异常磨损、烧伤。

故障分析：造成填料漏气过多的原因主要有活塞杆表面有划伤、填料盒相互研合不良；填料发生异常磨损、烧伤的主要原因有填料轴向间隙过小、活塞杆与填料函装配时产生偏斜。

维修对策：填料漏气过多时应仔细检查活塞杆表面有无划伤，发现有划伤时要对活塞杆进行精磨或更换。若是因为填料盒相互研合不良造成漏气，应重新进行磨合。

若填料发生异常磨损、烧伤时，应检查填料轴向间隙是否过小。如果填料轴向间隙过小，应按标准轴向间隙规定数值进行组装。活塞杆与填料函若产生偏斜，必须重新准确装配。

3 结语

检维修技术在设备维修中起着举足轻重的作用。因此，加强检维修质量管理，掌握焦炉气压缩机常见故障的形成原因，并根据故障规律针对性地做好压缩机的维护保养，就能有效降低故障发生率，实现压缩机组安全、平稳、长周期运行。在日常设备管理中，加强焦炉气压缩机的点巡检，对机组运转过程中的任何异常情况都要引起重视，认真分析原因，并及时采取有效措施防止故障扩大。加强气阀等易损件的全寿命周期管理，储备数量应科学合理，为企业降低成本，提高企业的经济效益。实行设备动态管理，变被动维修为主动预防维修，根据设备的状态变化开展维修活动。这样，能够对事故进行提前预防，避免突发设备事故的发生，能有效减少压缩机组非计划停机时间，对保持压缩机组安全、长周期运行将起到非常重要的作用。