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往復(fù)式壓縮機(jī)反向角機(jī)械事故分析

文檔作者：梁鳳喜文檔來(lái)源：中海油氣(泰州)石化有限公司)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月02日
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276 化工機(jī)械2015定
往復(fù)式壓縮機(jī)反向角機(jī)械事故分析
梁鳳喜8
(中海油氣(泰州)石化有限公司)
摘要針對(duì)高壓加氫裝置所采用的往復(fù)式壓縮機(jī)十字頭銷(xiāo)與小頭瓦燒研粘舍的事故，分析反向角在
壓縮機(jī)設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中的重要性，并提出解決方案。
關(guān)鍵詞往復(fù)式壓縮機(jī)反向角十字頭尾桿無(wú)級(jí)氣量調(diào)節(jié)
中圖分類(lèi)號(hào)TQ051．21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B 文章編號(hào)0254—6094(2015)02．0276-03
國(guó)內(nèi)處理量較小的高壓加氫裝置通常采用組
合式往復(fù)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)將新鮮氫氣加壓輸送到
反應(yīng)系統(tǒng)用以補(bǔ)充反應(yīng)所耗氫氣。往復(fù)式壓縮機(jī)
通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)將曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的
往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是效率高、壓比高、對(duì)進(jìn)氣
壓力的穩(wěn)定性要求較低、無(wú)喘振現(xiàn)象，在石化行業(yè)
得到大規(guī)模應(yīng)用。但在某些工況下會(huì)出現(xiàn)反向角
過(guò)小甚至為零的現(xiàn)象，油膜難以建立，從而導(dǎo)致諸
如十字頭銷(xiāo)與小頭瓦燒研粘合之類(lèi)的機(jī)械事故發(fā)
生。筆者通過(guò)分析反向角過(guò)小導(dǎo)致機(jī)械事故產(chǎn)生
的原因，并提出解決方案。
1 反向角的概念及應(yīng)用
載荷反向角是指在啦軸旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，
連桿力是拉力的曲軸轉(zhuǎn)角與連桿力是壓力的曲軸
轉(zhuǎn)角相比較時(shí)較小的那個(gè)值。反向角通常也稱(chēng)為
反向度，指壓縮機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，綜合反向負(fù)荷
持續(xù)時(shí)間內(nèi)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)的角度¨“1。如圖1所示，
連桿力F。與滑道支持力F。的合力與活塞力F，
平衡，活塞力F，的大小與方向隨曲軸的旋轉(zhuǎn)而發(fā)
生變化。
圖1 氣缸受力示意圖
連桿載荷反向主要是由活塞壓力反向產(chǎn)生
的，壓力反向發(fā)生在活塞壓力由缸蓋側(cè)的高壓變
為曲軸箱側(cè)高壓的過(guò)程中。如圖2所示，在一個(gè)
曲軸旋轉(zhuǎn)周期中(活塞由外死點(diǎn)到內(nèi)死點(diǎn)再返回
外死點(diǎn)的過(guò)程)，在點(diǎn)4和點(diǎn)B處，活塞兩側(cè)壓力
相等。在點(diǎn)A和點(diǎn)曰之間，缸蓋側(cè)壓力將小于曲
軸箱側(cè)壓力，因而活塞桿逐漸變?yōu)槭芾?，十字頭
銷(xiāo)襯套的間隙將改變，十字頭銷(xiāo)將被推向氣缸側(cè)。
在點(diǎn)A和點(diǎn)8區(qū)間之外，壓力又將反向，十字頭
銷(xiāo)被推向曲軸箱側(cè)。隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，十字
頭銷(xiāo)兩側(cè)將時(shí)開(kāi)時(shí)閉，均能得到潤(rùn)滑并能保持一
定時(shí)間的油膜。如果壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中反向角過(guò)
小或?yàn)榱?，則十字頭銷(xiāo)只能承載一個(gè)方向的活塞
力，使十字頭銷(xiāo)與連桿小頭瓦之間不能形成正常
的潤(rùn)滑油膜，導(dǎo)致小頭瓦局部溫度偏高，進(jìn)而造成
嚴(yán)重磨損或燒研。
{梁風(fēng)喜，男，1988年2月生，助理工程師。江蘇省泰州市，225321。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第42卷第2期化工機(jī)械277
反向角是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，在壓縮機(jī)的
設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)中不可忽視?；诮怯虻耐鶑?fù)
壓縮機(jī)連桿小頭瓦故障診斷，可有效分析出連桿
小頭瓦故障特征"1，根據(jù)反向角和載荷曲線(xiàn)的變
化，可判斷十字頭銷(xiāo)的潤(rùn)滑狀態(tài)¨。。
2事故概述與分析
處理量較小的加氫裝置一般采用3A+R組
合式往復(fù)壓縮機(jī)，流量調(diào)節(jié)采用傳統(tǒng)的“三返一”
方式。在首次開(kāi)工切換備機(jī)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)運(yùn)行機(jī)的
三級(jí)中體冒煙，隨即作緊急停機(jī)處理。后經(jīng)拆解
檢查發(fā)現(xiàn)該級(jí)十字頭銷(xiāo)與小頭瓦燒研粘合。
事故發(fā)生的原因是所選設(shè)備操作彈性小，在
非正常工況升壓過(guò)程中，由于三級(jí)活塞兩端工作
面積相差較大，致使兩個(gè)端面所受的力相對(duì)懸殊，
不易被三級(jí)連桿等運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的往復(fù)慣性力所
平衡，引起三級(jí)連桿反向角偏小，造成整個(gè)十字頭
與小頭瓦無(wú)潤(rùn)滑干磨，導(dǎo)致小頭瓦局部溫度偏高
而燒粘。
3故障解決方案
對(duì)于十字頭銷(xiāo)與小頭瓦燒研粘合事故，根據(jù)
反向角的定義，一般采取增大反向角或避免反向
角過(guò)小的方式進(jìn)行解決。
對(duì)于高壓比、小缸徑的活塞可能發(fā)生的非正
常工況，一般會(huì)采用活塞加尾桿的結(jié)構(gòu)。2。，利用
尾桿使活塞兩端面受壓面積相等或接近來(lái)減小壓
力，增大反向角。
對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī)的最后一級(jí)氣缸，尾桿的作
用非常重要，但增加尾桿的同時(shí)也增加了一個(gè)密
封面，機(jī)體填料泄漏的可能性也隨之增加。因?yàn)?
尾桿是貫穿活塞桿的，增加尾桿的同時(shí)氣缸的余
隙也相對(duì)增大，減少了氣缸的吸氣量，生產(chǎn)成本增
高。為避免過(guò)大的余隙，盡量選擇符合要求的小
直徑尾桿，否則還會(huì)導(dǎo)致前一級(jí)氣缸出口壓力升
高等新的問(wèn)題。此外，API 618是不推薦使用尾
桿的，對(duì)于早期的壓縮機(jī)改造，考慮到成本因素通
常是采用此種結(jié)構(gòu)來(lái)增大反向角。
將流量調(diào)節(jié)方式由“三返一”改為逐級(jí)返回，
可避免反向角過(guò)小現(xiàn)象的產(chǎn)生，但逐級(jí)調(diào)節(jié)的缺
點(diǎn)是返回的量越多壓縮機(jī)浪費(fèi)的功就越多。
從節(jié)能環(huán)保方面考慮，目前新的往復(fù)式壓縮
機(jī)大多設(shè)置賀爾碧格集團(tuán)的Hydro COM無(wú)級(jí)氣
量調(diào)節(jié)系統(tǒng)?，徹底改變以往卸荷器0％一50％
一100％三級(jí)跳負(fù)荷調(diào)整的模式。更重要的是在
0～30％負(fù)荷下，可保證壓縮機(jī)的平穩(wěn)開(kāi)機(jī)、切機(jī)
和停機(jī)。壓縮機(jī)的壓縮比可控制在合理范圍內(nèi)，
避免壓縮機(jī)在非設(shè)計(jì)工況長(zhǎng)時(shí)間重負(fù)荷運(yùn)行。由
于Hydro COM采用的是回流調(diào)節(jié)，即延遲關(guān)閉進(jìn)
氣閥使氣缸中的部分氣體返回進(jìn)氣腔。為避免人
口溫度過(guò)高，應(yīng)避免Hydro COM無(wú)級(jí)氣量調(diào)節(jié)系
統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間在低負(fù)荷下運(yùn)行，穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下一般
要求負(fù)荷的有效范圍為20％～100％。
選用合適的潤(rùn)滑油路，即采用C形油路：油
泵一十字頭上滑板、下滑板一回入油箱；油泵一機(jī)
身主軸承_連桿大頭_+連桿小頭_÷十字銷(xiāo)_÷回人
油箱。
連桿大頭瓦、小頭瓦是通過(guò)機(jī)構(gòu)內(nèi)件的油路
提供潤(rùn)滑油的。連桿體中心的縱向油孔與大、小
頭瓦外部的環(huán)形槽相通，通過(guò)油孑L由大頭瓦來(lái)的
潤(rùn)滑油經(jīng)環(huán)形槽對(duì)十字頭銷(xiāo)進(jìn)行潤(rùn)滑。
如果壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中反向角過(guò)小或?yàn)榱悖?
則十字頭銷(xiāo)只能承載一個(gè)方向的活塞力，使十字
頭銷(xiāo)與連桿小頭瓦之間不能實(shí)現(xiàn)正常的啟閉運(yùn)
動(dòng)，潤(rùn)滑油無(wú)法到達(dá)十字頭銷(xiāo)中，在不影響十字頭
銷(xiāo)剛度的前提下，可以在十字頭銷(xiāo)的表面開(kāi)油道，
該油道類(lèi)似于十字頭滑履與十字頭表面的油道，
對(duì)十字頭銷(xiāo)進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑。
此外，為保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還要注意
以下兩點(diǎn)：
a．往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行中應(yīng)避免出現(xiàn)大的波
動(dòng)，避免破壞活塞桿的反向負(fù)荷，保證十字頭部位
的良好潤(rùn)滑；
b．選擇設(shè)計(jì)符合要求的壓縮機(jī)，目前國(guó)際
通用的設(shè)計(jì)原則是將連桿小頭定位改為連桿大頭
定位¨。，此種設(shè)計(jì)具有更好的潤(rùn)滑性能。
4 結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于高壓縮比的大型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，連
桿反向角是一個(gè)重要的技術(shù)問(wèn)題，在編寫(xiě)設(shè)備操
作規(guī)程過(guò)程中應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)因素，充分考慮非
正常工況下反向角的大小，認(rèn)真分析和計(jì)算，提前
做好事故預(yù)案以確保機(jī)組的安全平穩(wěn)運(yùn)行。對(duì)于
已經(jīng)增加尾桿的壓縮機(jī)，巡檢時(shí)應(yīng)多注意此處密
封是否有泄漏發(fā)生。對(duì)于采用Hydro COM無(wú)級(jí)
氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓縮機(jī)，應(yīng)注意避免長(zhǎng)時(shí)間在低
負(fù)荷下運(yùn)行。
(下轉(zhuǎn)第291頁(yè))
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第42卷第2期化工機(jī)械291
a．小片狀閥片的質(zhì)量比菌狀閥小很多，小
片狀閥的升程比菌狀閥的小或相同，所以升程與
質(zhì)量的乘積比菌狀閥的小得多，因此，小片狀閥片
的沖擊力也比菌狀閥的沖擊力小得多；
b．由于結(jié)構(gòu)尺寸較小，小片狀閥彈簧中徑
和絲徑比菌狀閥的要大，而彈簧的自由高度也比
菌狀閥的增加至少4mm以上，使彈簧在最大壓縮
量下，各圈之間的間隙增大，改善了彈簧的受力狀
況，減小了彈簧承受的最大剪切力強(qiáng)度；
c．由于每個(gè)閥片單獨(dú)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)不受其他閥
片的影響，不會(huì)發(fā)生像環(huán)狀閥和網(wǎng)狀閥里的彈簧
受力不均勻的現(xiàn)象，避免和改善了彈簧承受附加
軸向彎曲應(yīng)力的作用和偏磨現(xiàn)象，彈簧壽命大幅
度提高；
d．小片狀閥片承受的最大彎衄應(yīng)力雖然比
菌狀閥大但卻在其材料的強(qiáng)度范圍內(nèi)，而且不會(huì)
出現(xiàn)菌狀閥片在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧座外側(cè)與升程限
制器之間以及彈簧與閥片彈簧座孑L之間的刮擦磨
損現(xiàn)象，這種刮擦和磨損影響了閥片的及時(shí)關(guān)閉
同時(shí)對(duì)閥片的壽命和彈簧的正常使用有很大的影
響；
e．從氣閥阻力來(lái)看，小片狀氣閥也比環(huán)狀
閥、網(wǎng)狀閥和菌狀閥有很大的優(yōu)勢(shì)。
氣閥相對(duì)壓力損失可以表示為?：
． F2c2． 1
6 2歷麗2矛2‘蠆2 29z KiJ。oL。
式中C。——活塞平均速度，m／s；
工——閥隙通流面積，m2；
F——活塞面積，m2；
g——重力加速度，m／s2；
R——?dú)怏w常數(shù)，J／(mol·K)；
r——進(jìn)氣閥絕對(duì)溫度，K；
z——同時(shí)作用的氣閥數(shù)目，個(gè)；
d?！?dú)忾y的流量系數(shù)，無(wú)量綱。
對(duì)于同一壓縮機(jī)同一級(jí)的同名側(cè)氣閥來(lái)講，
F、C。、g、。、R、rZ均為定值，不同結(jié)構(gòu)的氣閥只
需要進(jìn)行O／。的對(duì)比。由于菌狀閥片的尺寸比小
片狀閥片的尺寸大，為同時(shí)保證閥隙通流面積和
升程限制器的通流面積，在排列時(shí)其數(shù)量比小片
狀閥片要少，菌狀閥片之間的間距和升程比小片
狀閥片的大，其流量系數(shù)一定比小片狀閥片的小，
那么它的相對(duì)壓力損失就一定比小片狀閥要大。
同樣，環(huán)狀閥和網(wǎng)狀閥更無(wú)法與小片狀閥片氣閥
相比。
除此以外，由于閥座和升程限制器的氣流通
道均采用圓柱形孔，尺寸較小，小片狀氣墊閥比環(huán)
狀閥、網(wǎng)狀閥和菌狀閥的余積容積都有一定的降
低。
6 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)影響氣閥使用壽命因素的討論，并對(duì)
比各種氣閥的特點(diǎn)，最終采用設(shè)計(jì)了非金屬閥片
和小片狀閥片的氣墊閥結(jié)構(gòu)，在cbl90mm的升程
限制器上共布置50個(gè)小片狀閥片，其外徑
qbl8mm、厚度6ram、升程3mm，彈簧中徑thlomm、
絲徑tkl．0mm、自由高度19mm，總?cè)?shù)10．5圈。
裝機(jī)連續(xù)運(yùn)行8個(gè)月后在使用單位停車(chē)大修時(shí)拆
下氣閥檢查，發(fā)現(xiàn)閥片、彈簧、閥座及其密封面均
完好。
參考文獻(xiàn)
[1] 西安交通大學(xué)壓縮機(jī)教研室．活塞式壓縮機(jī)[M]．
西安：西安交通大學(xué)，1972．
(收稿Ft期：2014—10-08，修回日期：2015-03-09)
(上接第277頁(yè))
參考文獻(xiàn)
[1] 黃梓友．加氫裂化新氫壓縮機(jī)連桿小頭襯套與十
字頭銷(xiāo)燒損原因分析[J]．潤(rùn)滑與密封，2009，34
(11)：111～115．
[2]李新，王立輝．天然氣往復(fù)壓縮機(jī)反向角的理論分
析及實(shí)例[J]．壓縮機(jī)技術(shù)，2008，(2)：21～24．
[3] 趙海力，王奉濤，宋魯濤．往復(fù)壓縮機(jī)十字頭銷(xiāo)載
荷分析及其在故障診斷中的應(yīng)用[J]．石油化工設(shè)
備技術(shù)，2010，31(5)：50—53，31．
[4] 周鳳山．多級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)末級(jí)連桿受力分析
[J]．中國(guó)科技信息，2008，(15)：116．
[5] 杜小元，江志農(nóng)．基于角域的往復(fù)壓縮機(jī)連桿小頭
瓦故障診斷[J]．壓縮機(jī)技術(shù)，2012，(5)：62～64，
69．
(收稿日期：2014—07-16，修回日期：2015-04-02)

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