马 飞

(河南龙宇煤化工有限公司， 河南商丘 476600)

河南龙宇煤化工有限公司一期年产50万t甲醇装置，其二氧化碳往复式压缩机型号为6M40—367/81型。当低温甲醇洗装置运行工况正常时，对来自低温甲醇洗装置的低压二氧化碳气体进行压缩，提升到一定压力后进行精过滤除油，再将二氧化碳气体加热到一定温度。当低温甲醇洗装置运行异常时，对来自空分装置的低压氮气进行压缩，提升到一定压力后进行精过滤除油，再将氮气加热到一定温度，输送到气化装置，以作为符合要求的气化装置固体物料输送介质。

1 往复式压缩机的工作原理

往复式压缩机是一种容积式压缩机，通过压缩气体的体积使气体升压。往复式压缩机工作过程由以下4个循环构成。

(1) 膨胀过程：排气过程终了时，活塞在气缸中由上一止点向下一止点移动，余隙内高压气体膨胀，直至其压力低于吸气压力。

(2) 吸气过程：从吸气阀开始打开，直到活塞运动到止点。

(3) 压缩过程：活塞由止点反向运行压缩气体，使气体压力上升，直到排气阀打开。

(4) 排气过程：排气阀打开，直到活塞运行到止点。

当曲轴旋转时，通过连杆的传动带动十字头、活塞杆、活塞做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积发生周期性变化。自活塞从气缸盖处开始运动起，气缸内的工作容积逐渐增大，此时气体沿进气管推开进气阀后进入气缸，直到工作容积变到最大时，进气阀关闭。活塞反向运动时，气缸内的工作容积缩小，气体压力升高，气缸内压力略高于排气压力，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置时，排气阀关闭。当活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继完成膨胀、吸气、压缩、排气过程。

2 往复式压缩机常见故障

2.1 气阀工作特性及故障分析

要解决气阀的故障，必须研究压缩机气阀的工作原理及特性。压缩机气阀由阀座、阀片、弹簧和升程限制器组成。以进气阀工作为例，当余隙容积膨胀终了时，若气缸与阀腔之间的气体压力差使阀片上的作用力大于弹簧力和一部分弹簧质量力时，阀片开启。阀片一旦离开阀座，便有气体通过此缝隙进入气缸，在流入气体的推力作用下，阀片继续上升直至撞到升程限制器。阀片撞击升程限制器时会产生反弹力，当反弹力与弹簧力之和大于气流推力，则会出现阀片反弹现象。正常情况下，反弹力比较轻微，阀片在气流推力下会再次贴到升程限制器上，阀片关闭[1]。

往复式压缩机中的气阀是非常重要的零部件，其工作正常与否直接影响压缩机的打气量。在压缩机运行过程中，气阀容易出现阀片故障。在气阀工作过程中，通过阀片控制气流的流动方向，同时改变压缩机内的压力。一般情况下，阀片的开闭受气阀两端影响，其开启的高度主要受限制器的控制。由于阀片经常开闭，阀片与阀座之间摩擦，造成阀片磨损。同时，气阀中的弹簧易出现故障。当气阀开闭时，由弹簧控制排出或吸入外界空气，以防止外界空气对压缩机的运行产生影响。弹簧使用一段时间后，容易出现折断或弹力改变等问题，进而影响压缩机的运行效率。

2.2 冷却水系统故障分析

一旦冷却水系统发生故障，则存在气缸过热等问题。应首先全面检查，观察是否出现冷却水供应不足问题；其次，全面检查润滑系统，明确记录润滑油供应量;最后，全面检查十字头滑道、气缸及排气阀等位置，以确定冷却水故障的发生原因。如十字头滑道、气缸或排气阀出现故障，应停止使用往复式压缩机，由技术人员进行彻底检修。总而言之，作为往复式压缩机的主要组成部分，冷却水系统故障有可能是水与气体相融合而引起。因水不能被压缩，一旦水进到工艺气系统，会产生一系列不可预估的事故[2]。

2.3 活塞环故障分析

活塞环镶嵌在活塞沟槽中，在往复式压缩机使用过程中，非常容易被损坏。一般情况下，活塞环由灰铸铁加工而成，其自身具有一定的弹力，可紧贴在活塞环的槽面上以防止活塞出现泄漏。大量实践经验证明，活塞环故障原因与压缩机内压缩气体量过大存在密切关系，因此要控制好机组负荷，严禁超负荷运行。一旦活塞环出现故障，则填料环节容易出现温度异常上升现象，甚至引发漏气或漏水事故，造成填料异常或烧伤，直接威胁工作人员的生命健康安全。由此可见，判断活塞环故障时，相关技术人员必须提前全面检查填料盒，分别排除回收、保护气、冷却及润滑等环节的问题，做好管道的日常清洁及维护工作，观察填料盒与光线接触情况。此外，活塞环、活塞及气缸间的严重磨损，会增大活塞与气缸间的间隙，影响排气量。

3 解决措施

3.1 气阀

在正常操作条件下，可根据异常情况进行对比分析，判断气阀是否工作正常。

(1) 从排气压力判断

如排气压力低于工作压力的正常值，判定为排气阀串气。排气压力越低，排气阀串气越严重。同样，除末级以外，排气压力异常升高，则判定为下一级吸气阀串气。

(2) 从排气温度判断

由于气阀串气，气缸内部分气体反复被压缩、膨胀，造成排气温度升高。阀片串气越严重，排气温度越高。

(3) 从单个气阀的温升判断

用红外测温仪对同一级同组气阀(吸气或排气)阀盖进行测温比对，温度异常高的气阀，判断为气阀工作异常；比对温差越大，说明气阀损坏越严重[3]。

(4) 从排气流量来判断

由于气阀运行故障，往复式压缩机工作效率降低，排气流量不同程度下降。为避免运行风险，工作人员需要及时对气阀进行更换处理。

3.2 冷却水系统

由于冷却水系统故障会引起气缸温度异常上升，要求相关技术人员必须灵活调节冷却水供给量，充分发挥冷却降温作用，以达到控制气缸温度的要求。在实际处理过程中，必须定期安排检查冷却水系统，全面清理气缸缸套的水垢，定期清理换热器管束，以提高换热效果。一旦零部件出现磨损，及时更换，以最大程度延长机组的使用寿命。同时调整气缸与活塞的距离以减小磨损，控制气缸温度，确保气缸始终处于正常工作状态。

3.3 活塞环

作为往复式压缩机中重要的核心部件之一，活塞环的故障最为常见。实际处理过程中，技术工作人员要更加重视活塞环设计，保证活塞环开口间隙符合要求，重点检查压缩机润滑情况及气体排温情况，解决活塞环表面粗糙问题。活塞环的磨损严重，会导致压缩机泄漏量增大，此时工作人员需要更换活塞环，防止引发安全事故。活塞环的磨损相对轻微时，可以加大注油量。停机检修时，清洗管路、研磨气缸、调整活塞环热间隙等措施是减少活塞环故障的必要手段[4]。

4 结语

往复式压缩机使用中出现问题时，一定要对其故障原因进行分析，依次“对症下药”，才能对故障进行精准处理。