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往复式压缩机轴瓦碎裂失效原因分析

 
往复式压缩机轴瓦碎裂失效原因分析 
  一、引言
 
  1.机组概况
 
  苯乙烯装置特护机组4M16-60.6/0.4-27.3 型尾气压缩机是四列对称平衡型,四级往复活塞水冷式压缩机。该机用于实现把0.038-0.048MPa(G)的氢气经过四级压缩到2.73MPa(G)的增压。
 
往复式压缩机轴瓦碎裂失效原因分析
 
  2.压缩机机构润滑系统
 
  润滑油是指从稀油站里来的油流经机身主轴瓦、连杆大头瓦、连杆小头衬套及十字头等运动机构摩擦部位最后流回稀油站,它的功用是润滑上述各摩擦副,并带走摩擦副产生的摩擦热,使机器安全正常地运行。
 
  润滑油一支路从稀油站→主轴瓦→连杆大头瓦→连杆小头衬套→中体→机身;一支直接从稀油站至中体上下油口润滑十字头;另外还有一支引至盘车处,供联锁用。
 
  本机使用的是GB 12691-1990 规定的L-DAB100#空气压缩机油,润滑油的性质应符合相应牌号的规定。
 
  循环油的压力为0.6MPa,35℃≤供油温度≤43℃。
 
  稀油站的主齿轮泵是由压缩机的曲轴驱动,辅助泵是电动螺杆泵,开车前需先开辅助电动螺杆泵,待油压正常后再开压缩机及切换至主齿轮油泵。
 
往复式压缩机轴瓦碎裂失效原因分析
 
  该往复式压缩机的气缸与活塞环,支撑环之间,填料函密封环与活塞杆之间采用无油润滑。压缩机的活塞环,支撑环及填料函的密封环材质为聚四氟乙烯填充石墨,具有良好的自润滑性能。本机运动机构为有油润滑,曲柄连杆机构采用循环油润滑,润滑油牌号是L-DAB100#长城空气压缩机油,机组配置有独立润滑油站,压缩机带有轴头齿轮油泵,开机前油站辅油泵启动,待主机启动油压达到规定值时,辅油泵由运行人员手动停运。循环润滑油经曲轴箱进入油冷器,油过滤器,经管路及内部通道进入各润滑点,润滑油在各级十字头滑履一侧设置了刮油器,将活塞杆圆柱面带上的润滑油刮除,由刮油器组件的回油孔流到刮油器座下回油孔返回到曲轴箱。
 
  往复式压缩机机组曲轴轴瓦、中间曲轴轴瓦、连杆大头瓦、连杆小头瓦。其中大头瓦以及曲轴轴承使用剖分式结构,轴瓦承载面的巴氏合金平均厚度为1mm,这属于薄壁瓦,具备弹性大、比压小、导热快与精度高等各种特点。轴瓦使用强制润滑,曲轴的轴承安装间隙是0.09-0.12mm,大头瓦安装间隙是0.09-0.12mm,小头瓦安装间隙是0.08-0.12mm。
 
  二、往复式压缩机轴瓦的失效原因
 
  1.失效过程情况
 
  当日往复式压缩机的油过滤器压差出现偏高状况,运行部操作人员进行油过滤器切换处理后,润滑油压差仍然维持升高的趋势,同时往复式压缩机的振动与异音状况偏大,进出口形式的润滑油压差发生低压差报警,停车处理之后,对往复式压缩机进行相应的隔离检修处理。解体之后可以发现润滑油内含有高含量的金属颗粒与巴氏合金微粒;驱动位置的曲轴轴承出现严重磨损现象,非驱动位置的曲轴轴承出现轻微磨损现象,巴氏合金层的部分出现脱落现象。
 
往复式压缩机轴瓦碎裂失效原因分析
 
  2.原因分析
 
  在往复式压缩机的实际运行过程当中,曲轴直联轴头主油泵提供各个润滑点的润滑作用,润滑油相应的压差Δp直接表明润滑油的流量状况,间接地反映出润滑状况的好坏程度。压差表示Δp低于0.25MPa时应当显示报警,如果压差指示Δp低于0.15MPa时应当显示联锁停车。如果DCS上的油压差出现指示偏低状况,导致主油泵开启后出现吸油困难状况,直接影响到轴瓦的润滑状况,油压差降低会产生烧瓦现象,烧熔状态的巴氏合金粘在轴上将加速轴瓦的磨损速度。
 
  在查找故障的产生因素时,发现低压差联锁报警与高压差联锁报警信号出现接反状况,使得在往复式压缩机机组运行过程中产生油压差偏低时机组无法进行联锁停车。联锁报警信号出现接反现象时,在油压差出现偏低情况,辅助油泵无法开启对机组实行补压处理,从而失去对往复式压缩机机组的安全保护。
 
  从往复式压缩机在停机之前产生的异常现象以及解体处理之后观察零件的磨损状况分析,主要是由于润滑不良等原因导致的。解体处理之后发现驱动位置的曲轴轴承和连杆位置轴向出现严重磨损状况,并且润滑系统出现铁屑与巴氏合金颗粒。分析相应的故障,除了报警信号出现接反状况之外,和往复式压缩机在开启前手动盘车不充分也存在着一定的实际联系。往复式压缩机开启前各个摩擦面都可以构成良好的油膜,轴瓦和曲轴间会自动润滑,大头瓦和连杆间轴向需手动润滑,因此要求盘车充分,否则油膜的形成会非常不完整,从而会引起边缘接触出现磨损现象。轴承温度升高容易使轴瓦承载面的巴氏合金烧熔、结点、脱落,润滑油黏度高使脱落的巴氏合金颗粒游移在摩擦面之间进而加速了轴瓦的磨损。
 
  三、往复式压缩机轴瓦的处理措施
 
  1.整改检查措施
 
  ①更换磨损严重的曲轴轴瓦、中间曲轴轴瓦、连杆大头瓦,对安装间隙进行重点分级控制,同时重点对曲轴轴颈进行修磨,清理吹扫曲轴油孔和箱底过滤器。
 
  ②检查十字头,修磨滑履、清理滑道,并检查十字头销及连杆小头瓦。
 
  ③检查隔离室,更换刮油环、挡油环、导向轴承套、填料函,并装配合格。
 
  ④检查清理活塞、气缸和气阀,要求内外止点余隙合格,活塞杆连接压力体装配正常。
 
  ⑤检查润滑系统和轴封。
往复式压缩机轴瓦碎裂失效原因分析
 
  2.改进措施
 
  产生往复式压缩机事故的主要原因在于润滑油的油压低压差出现报警接错现象,仪表PLC接反使得油压差低时无法进行联锁,压缩机失去相应的保护。同时操作人员缺乏足够的重视,手动盘车的不到位现象也是其中的原因。总结相关原因提出相应预防措施:增强大机组关键运行工作参数的DCS监控,增补具体的操作记录,对于DCS报警足够重视,要分析报警原因与可能产生的后果;根据相应仪表所提供的PLC逻辑与DCS监控系统,对于装置全部设备的开停车步骤实行修订完善处理;将现场设备的开启条件,开停车步骤,故障判断等方面制作成卡片放置在现场,开停车时应当严格根据操作步骤进行;组织操作人员对关键设备的开停车进行严格的培训。
 
  四、结束语
 
  解决往复式压缩机轴瓦失效的问题是确保压缩机稳定运行工作的重要因素,进而可以影响到装置的长、满、优稳定运行工作。所以对于本装置一定要在日常工作过程当中继续扩大巡检力度,根据实际经验中吸取教训,同时有利于提升职能人员的专业技术水平,可以及时地发现问题并且有效解决问题,确保机组能够安全长、满、优地稳定运行工作。
 
  巴氏合金轴瓦安装于机座内,在钢衬套中旋转,并带动主轴做旋摆运动。其内表面铸满巴氏合金,外表面浇铸 3/ 4 巴氏合金作为轴瓦。
 
  1.主要原因如下:
 
  (1) 巴氏合金轴瓦安装误差。当偏心套或主轴安装歪斜时,主轴与偏心套内衬壁局部接触。当主轴或偏心套旋转时,因局部压力过大而导致表面划伤甚至巴氏合金脱落。当一部分脱落后,由于承载能力下降及应力集中现象的产生,使周边巴氏合金脱落。主轴与偏心套之间的间隙过小,主轴与内衬套下端部接触磨损,致使巴氏合金脱落。
 
  (2) 巴氏合金轴瓦配合表面磨损。动锥上部的铜套磨损严重,导致间隙增大,使动锥的摇摆运动不平稳,偏心套内壁接触磨损,致使巴氏合金脱落。
 
  巴氏合金轴瓦的浇铸质量等问题、主轴与偏心套间的油质不良或油量不足也会引起偏心套巴氏合金轴瓦内衬壁的磨损。
 
  2.巴氏合金轴瓦补焊修复方法
 
  (1) 清除脱落和松动的巴氏合金。首先将偏心套水平置放,用小锤轻轻敲击巴氏合金表面,将松动、脱落的巴氏合金全部清除。准备好轴承合金、锡焊条和氯化锌。
 
  (2) 清洗轴瓦修复面。用砂纸、钢丝刷等工具清除偏心套本体和巴氏合金的表面氧化层、锈蚀和油污,并用10%~5%的稀盐酸清洗锈蚀斑痕,约5~10min后,立即用盐水冲洗,再用冷水冲洗并烘干。若轴瓦上只有油污,也可用80~90℃的NaOH溶液冲洗5~10min,再用80~100℃的热水冲洗并烘干。
 
  (3) 挂锡。将轴瓦的非浇铸表面上涂一层保护膜(由40%白垩土、40%硅酸钠和20%水调和而成) 并立即烘干,然后在挂锡表面涂一层助溶剂 (由50%氧化锌、50%氯化铵制成)。用氧化焰将脱落面烧一遍,以清除残留在脱落面内的石墨和油垢,然后用中性焰或轻微碳化焰加热瓦面清除。当加热到300℃ 左右时将氯化锌涂于表面,再将锡焊条融化后薄薄覆盖于表面,直到表面全部挂满锡为止。
 
  (4) 补焊。挂锡后应接着补焊,以免氧化。补焊时先加热瓦面,并用轴承合金焊条摩擦融化,当能与锡溶在一起时即可填充焊丝,同时向前移动,第一遍不宜太厚,以免热胀冷缩产生缩孔。
 
  (5) 扫尾处理。用小锤全面敲击,检查是否有脱离的锡块。检查合格后制作样板,用锉刀、砂纸等工具处理补焊后的巴氏合金,使其达到技术要求,不允许有气孔、砂眼、裂纹和松脱现象等。
往复式压缩机轴瓦碎裂失效原因分析
 

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