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往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿松動(dòng)故障分析

   【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、前言
 
  本壓縮機(jī)為臥式兩列二級(jí),對(duì)稱平衡式壓縮機(jī),氣缸為少油潤(rùn)滑雙作用水冷式往復(fù)式壓縮機(jī)。
 
  1.1 壓縮機(jī)主要技術(shù)規(guī)范
 
  a.排氣量(吸入狀態(tài))     5.25  m3/min
  b.吸氣壓力         2.35/5.1  MPaG
  c.排氣壓力         5.1/10.8  MPaG
  d.吸氣溫度                40/40  ℃
  e.排氣溫度              119/117  ℃
  f.潤(rùn)滑油壓力       0.35~0.4  MPaG
  g.壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速             372  r/min
  h.活塞行程                  280  mm
  i.氣缸直徑            φ220/160  mm
  j.軸功率                     445  kW
  k.介質(zhì)                  氫氣、甲烷等
 
  1.2 壓縮機(jī)相關(guān)部件主要結(jié)構(gòu)特征
 
  活塞與活塞桿
 
  一級(jí)活塞桿材料為17-4PH,二級(jí)活塞與活塞桿為一體式結(jié)構(gòu),材料為17-4PH?;钊麠U與填料摩擦部位表面進(jìn)行碳化鎢處理,其表面硬度大于HRC65?;钊c活塞桿采用超級(jí)螺母連接,超級(jí)螺母中單個(gè)螺釘額定緊固轉(zhuǎn)矩為49N.M。
 
  十字頭
 
  十字頭為雙側(cè)圓筒型分體組合式結(jié)構(gòu),十字頭體和上下兩個(gè)可拆卸的滑履采用楔槽定位,并借助螺釘連接成一體。滑履與十字頭之間裝有調(diào)整墊片,由于機(jī)身兩側(cè)十字頭的側(cè)向力方向相反,為保證十字頭與活塞桿運(yùn)行的同心,制造廠組裝時(shí),已將受力相反的十字頭與滑履間墊片數(shù)量進(jìn)行調(diào)整,用戶在安裝檢修時(shí),不應(yīng)隨意調(diào)換十字頭和增減墊片。十字頭是由ZG230-450制成,上下滑履材料為20號(hào)鋼,承壓表面掛有軸承合金,并開有油槽以利于潤(rùn)滑油的分布。十字頭銷為直銷型式,固定于十字頭銷孔中,銷體內(nèi)分布軸向和徑向油孔,用于潤(rùn)滑油的輸送。
 
  液壓連接緊固裝置是用于活塞桿與十字頭體的連接,主要由連接裝置和緊固裝置兩部分組成。其工作原理為:通過連接緊固裝置,將活塞桿與十字頭進(jìn)行連接后,用本產(chǎn)品隨機(jī)所帶的手動(dòng)超高壓油,將150MPa壓力的油注入緊固裝置中的壓力體中,利用液體不可壓縮的性質(zhì)推動(dòng)環(huán)形活塞,迫使活塞桿尾部產(chǎn)生彈性拉伸變形,再將鎖緊螺母鎖定后,將油泄壓,即可達(dá)到連接所需的預(yù)緊力。連接打壓過程中應(yīng)注意:油壓力不得超過150MPa,緊固的全過程需經(jīng)三次才能完成,每次間隔1小時(shí),每次緊固的方法均相同。液壓連接緊固裝置具體操作方法見活塞安裝部分中有關(guān)內(nèi)容。
往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿松動(dòng)故障分析

往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿松動(dòng)故障分析
  二、故障過程
 
  2020年4月2日上午約9:00時(shí),柴油加氫裝置K-101A往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)組按照正常程序由檢修單位進(jìn)行更換填料總成,4月2日晚上約20:30組裝完畢。4月3日上午約10:00試車,運(yùn)行至當(dāng)天23:30氣缸振動(dòng)突然增大,4月4日凌晨約02:30振動(dòng)報(bào)警,切機(jī)。4月4日早上8:30檢查振動(dòng)原因。檢查發(fā)現(xiàn):
 
 ?。?)壓縮機(jī)二級(jí)活塞外側(cè)止點(diǎn)間隙:0.60mm,通過數(shù)據(jù)確認(rèn)活塞桿與十字頭連接已松動(dòng),初步判斷活塞在停機(jī)惰轉(zhuǎn)運(yùn)行過程中未撞缸;
 
 ?。?)壓縮級(jí)二級(jí)填料函處活塞桿徑向跳動(dòng):水平0.01mm,垂直0.02mm,初步判斷活塞桿未受到過大的軸向壓縮變形;
 
 ?。?)壓縮機(jī)二級(jí)活塞桿與十字頭連接液壓螺母,鎖緊螺母松動(dòng),松動(dòng)后因運(yùn)行時(shí)的往復(fù)慣性振動(dòng)使螺母與打壓體螺紋產(chǎn)生沖擊,致使螺紋斷裂滑扣,已經(jīng)不能按照正常方法拆卸出來;
 
 ?。?)壓縮機(jī)一級(jí)二級(jí)氣缸與中體連接法蘭螺栓,檢查中體與曲軸箱連接法蘭螺栓,無明顯松動(dòng),進(jìn)一步確認(rèn)活塞未達(dá)到撞缸程度;
 
 ?。?)一級(jí)活塞桿與十字頭連接液壓上緊螺母,未見異常;
 
  4月4日下午現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)各部門相互溝通,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng),經(jīng)HSE部現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn),開具動(dòng)火票、動(dòng)設(shè)備對(duì)動(dòng)火部位做好防火措施。用角磨機(jī)及電鉆將液壓上緊外螺母切斷拆卸。4月4日晚20:00動(dòng)設(shè)備將液壓鎖緊螺母切開,隨后拆卸液壓上緊裝置,檢查活塞桿與十字頭連接螺母,沒有螺紋磨損與斷裂;拆卸活塞桿,檢查活塞及活塞桿,十字頭內(nèi)螺紋,無損傷,最終確認(rèn)活塞未與缸頭相沖擊。4月5日清理十字頭滑道雜物,修復(fù)十字頭平面被液壓螺母磕碰的部位,研磨各部配合面,達(dá)到回裝條件。按照規(guī)定要求,現(xiàn)場(chǎng)在運(yùn)行部工程師及設(shè)備中心工程師逐級(jí)監(jiān)督確認(rèn)下,約23:30回裝完畢。4月6日上午9:00空負(fù)荷試車1小時(shí),無異常。
 
  三、原因分析
 
  分析活塞桿與十字頭連接液壓螺母安裝規(guī)范與技術(shù)要求。
 
  A.液壓螺母安裝調(diào)整細(xì)節(jié)步驟如下:
往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿松動(dòng)故障分析
 
 ?。?)將壓力體、密封圈、環(huán)形活塞、鎖緊螺母組裝后裝入活塞桿尾部與活塞桿臺(tái)肩靠緊,并將鎖緊螺母退至與環(huán)形活塞平齊位置。
 
  (2)將調(diào)節(jié)圈旋入內(nèi)螺母上,使其徑向孔對(duì)準(zhǔn)內(nèi)螺母上任一螺孔,并擰入螺釘裝于活塞桿尾部。
 
  (3)將止推圈(兩半)裝在活塞桿尾部外端,用拉緊彈簧箍住。
 
 ?。?)盤車使十字頭移動(dòng)將活塞桿尾部引入十字頭頸部?jī)?nèi),用棒扳手?jǐn)Q動(dòng)調(diào)節(jié)圈使內(nèi)螺母旋入十字頭螺紋孔內(nèi),直至調(diào)節(jié)圈與十字頭頸部端面接觸,然后將鎖緊螺母旋緊至十字頭頸部端面。連接過程中應(yīng)防止活塞轉(zhuǎn)動(dòng)。
 
  (5)盤動(dòng)壓縮機(jī),分別用壓鉛法測(cè)量前后止點(diǎn)間隙,其數(shù)值應(yīng)符合“壓縮機(jī)主要配合部位裝配間隙表”中的規(guī)定。
 
 ?。?)當(dāng)前后止點(diǎn)間隙偏差較大時(shí),應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)整,旋松鎖緊螺母,旋出定位螺圈,拆卸定位螺圈上的螺釘,按需要的調(diào)整方向調(diào)整調(diào)節(jié)圈,使其開口對(duì)準(zhǔn)另一螺孔重新擰入螺釘,再次將定位螺圈及鎖緊螺母旋緊,并測(cè)量活塞止點(diǎn)間隙,可重復(fù)調(diào)整直至止點(diǎn)間隙符合規(guī)定。
 
 ?。?)活塞前后止點(diǎn)間隙合格后,應(yīng)退出鎖緊螺母,將定位螺圈上螺釘拆卸涂上厭氧膠后擰入,最后旋緊鎖緊螺母。
往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿松動(dòng)故障分析
 
  B.液壓緊固步驟:
 
 ?。?) 將手動(dòng)超高壓油泵的軟管與壓力體上G1/4"接口相連。
 
 ?。?)掀動(dòng)油泵手柄,使油泵壓力升至150MPa(不得超過此壓力值),在油壓作用下環(huán)形活塞和壓力體分別壓向定位螺圈和活塞桿肩部,迫使活塞桿尾部發(fā)生彈性伸長(zhǎng)變形,此時(shí)鎖緊螺母與十字頭頸部分開,再次用棒扳手旋緊鎖緊螺母,緊固時(shí)可用小錘輕輕敲擊棒扳手,以保證鎖緊螺母與十字頭頸部端面接觸貼實(shí),然后卸壓,即完成第一次液壓緊固。
 
 ?。?)第一次液壓緊固完成后,活塞桿尾部應(yīng)在初始伸長(zhǎng)狀態(tài)下保持1小時(shí),再進(jìn)行第二次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進(jìn)行。
 
 ?。?)第二次液壓緊固完成后,活塞桿在繼續(xù)伸長(zhǎng)狀態(tài)下保持1小時(shí)后,再進(jìn)行第三次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進(jìn)行。卸壓后即完成液壓緊固工作,全部完畢可投入使用。
  通過對(duì)液壓螺母安裝技術(shù)資料的學(xué)習(xí),可能導(dǎo)致活塞桿與十字頭連接松動(dòng)可能導(dǎo)致的主要原因有以下幾點(diǎn):
 
  (1)液壓上緊裝置的鎖緊螺母是細(xì)牙螺紋且旋合精度較高的零件,頻繁拆裝可能會(huì)造成微小磕碰,在檢修裝配中,若檢查不仔細(xì),會(huì)存在打壓到規(guī)定值,但承壓面積小,運(yùn)行中振動(dòng)松脫的隱患,并且壓力體中有橡膠密封圈,會(huì)存在老化現(xiàn)象;
 
 ?。?)進(jìn)行上緊的手動(dòng)打壓泵所配壓力表,表盤有MPa和PSI兩圈刻度,可能會(huì)存在識(shí)別誤讀,打壓未到規(guī)定值;
 
 ?。?)打壓次數(shù)未按照規(guī)定打壓三次,每次間隔1小時(shí),時(shí)效處理,導(dǎo)致活塞桿伸長(zhǎng)量未到設(shè)定值。
 
  結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各個(gè)可能會(huì)造成液壓螺母松動(dòng)的原因進(jìn)行梳理:
 
 ?。?)液壓螺母組件安裝前清洗徹底,多人檢查仔細(xì),沒有毛刺,不是松動(dòng)原因;
 
  (2)打壓泵表頭表盤有MPa和PSI兩圈刻度,在當(dāng)時(shí)打壓時(shí)兩人已反復(fù)確認(rèn),不是松動(dòng)原因;
 
  (3)依照液壓螺母打壓規(guī)范,應(yīng)當(dāng)打壓三次,每次間隔1小時(shí),時(shí)效處理,才能使活塞桿伸長(zhǎng)量達(dá)到設(shè)定值;但實(shí)際情況是,檢修人員溝通不到位,只打壓了兩次,且每次間隔時(shí)間30分鐘,未按照技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行,是這次液壓螺母松動(dòng)的主要原因。
 
  為驗(yàn)證液壓螺母打壓三次對(duì)活塞桿伸長(zhǎng)量的影響,在更換液壓螺母新組件時(shí),利用磁力表座百分表監(jiān)測(cè)每次測(cè)量活塞桿尾部打壓伸長(zhǎng)量數(shù)據(jù)及時(shí)效處理時(shí)間統(tǒng)計(jì)如下:
往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿松動(dòng)故障分析
 
  從現(xiàn)場(chǎng)打壓統(tǒng)計(jì)表可以看出,打壓次數(shù)缺失及時(shí)效處理時(shí)間不足對(duì)于連接松動(dòng)有重大影響。進(jìn)而最終判定本次檢修操作未按技術(shù)要求施工,打壓次數(shù)不夠,且時(shí)效處理時(shí)間不足,是導(dǎo)致這次設(shè)備故障的原因。通過此次設(shè)備故障,使檢修人員認(rèn)識(shí)到質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)嚴(yán)格遵守技術(shù)要求的重要性。
 
  參考文獻(xiàn)
  【1】壓縮機(jī)安裝使用說明書-沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)有限公司
  【2】活塞式壓縮機(jī)檢修規(guī)程(SHS 01020-2009)
  【3】API 618-1995石油石化和天然氣工業(yè)的往復(fù)式壓縮機(jī)
  【4】GB 50275-2010 風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范
  【5】JBT 9105-2013 大型往復(fù)活塞壓縮機(jī)技術(shù)條件
 

來源:本站原創(chuàng)

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