制氢装置解析气压缩机故障分析及处理

宋守信，路宛儒，刘荣余，刘光伟

（浙江省舟山市浙江石油化工有限公司，浙江舟山 316000）

0 引言

制氢装置解析气压缩机，作为装置的关键设备，主要是将制氢装置PSA 单元的低压尾气不再排向火炬系统，而是经过解析气压缩机打压，送往燃料气管网供相关装置使用，这一举措，将使制氢车间约5000 m3/h 的解析气充分回收利用，节约生产成本，保护环境，增加经济效益，是运用循环经济，清洁生产、全新发展战略措施之一。

该机自投用以来出现两次一级连杆大头瓦烧损的较大故障，严重影响生产。通过深入分析认为均是由于大头瓦润滑不良造成。在采取更换一级连杆大头瓦、一级十字头小头瓦油封、曲轴，以及清理油系统等技术措施后，彻底解决了该压缩机的故障。自改造后，该压缩机一直平稳运行，保证了制氢装置的安稳长运行，取得了良好的效益。

1 概况

制氢装置解析气压缩机，为往复活塞式压缩机，对称平衡型、压力循环润滑，一/二级缸径分别为860/580 mm，轴功率为420 kW。

2 故障现象和分析、处理

2.1 第一次故障

曲轴箱有较大杂音，振动大，水平振动为6.5 mm/s。曲轴主轴承温度持续上涨，分别上涨到58 ℃和52.5 ℃，在2 h 内涨幅达11 ℃（正常值47 ℃），接近65 ℃的报警值。精过滤器压差持续上升。润滑油温度也有所上升。经过分析判断，压缩机曲轴箱内部出现异常，情况紧急，决定当即切换停机。

2.1.1 初步检查发现问题

对压缩机曲轴箱解体，发现润滑油中含有大量的金属碎屑，最长碎屑长40 mm；一级活塞的连杆大头瓦烧损，轴承合金脱落严重（图1）；一级曲轴颈磨出凸凹不平的沟槽，直径减小了0.1 mm；一级侧的主轴承上瓦出现裂纹（图2）。

图1 连杆大头瓦烧损

图2 主轴承上瓦裂纹

2.1.2 初步检查相关连接件紧固情况

检查主轴承盖螺栓、十字头滑板紧固螺钉、连杆螺栓、机身上盖板与机身连接螺栓、机身与接筒连接螺栓、十字头销定位螺钉、活塞杆与十字头液压连接、一、二级活塞杆螺母等处均连接牢固。

2.1.3 初步检测相关部位配合间隙

检测主轴承径向间隙、定位轴承轴向间隙、连杆大头瓦径向间隙、连杆小头瓦径向间隙、十字头滑履与滑道径向间隙、活塞体与气缸径向间隙、活塞止点间隙等均符合机组要求。

2.1.4 初步检查有关零配件

检查气缸、活塞、气阀、十字头滑道、二级连杆大小头瓦和主轴承等处未发现异常。检查一级侧的主轴承上瓦的裂纹，是原铸造缺陷，与此次故障无关。

2.1.5 初步检查机组润滑油系统

检查油泵、管线、油压、油品等均正常，粗过滤器中有大量金属碎屑。

2.1.6 初步分析故障原因

（1）由于压缩机一级连杆大头瓦烧损，造成曲轴主轴承温度快速持续上涨，润滑油温度也有所上升；曲轴箱内有较大振动和杂音；润滑油中大量的金属碎屑使得精过滤器压差也持续上升。

（2）造成压缩机一级连杆大头瓦烧损及与其配合的曲轴轴颈磨损的原因是由于一级连杆大头瓦缺油润滑不良。

（3）结合设备结构和随机资料，对一级连杆大头瓦的润滑情况及压缩机润滑油系统进行深入分析。该压缩机的润滑油润滑路线为：①曲轴箱油池→油泵→油冷却器→油过滤器→曲轴主轴承→曲轴箱油池；②曲轴箱油池→油泵→油冷却器→油过滤器→十字头→滑履→十字头销→连杆小头瓦→连杆大头瓦→曲轴箱油池。由此可以看出：作为润滑条件极为重要的连杆大头瓦的润滑，处于润滑系统的末端，其压力、流量必然低于其他润滑点，一旦其上游润滑点泄漏量增大或堵塞，则连杆大头瓦润滑油量减少，很难形成轴承润滑所需要的油膜，而出现干摩擦以至烧损。

粗过滤器中的大量金属碎屑，是连杆大头瓦烧损后剥落的轴承合金，会堵塞过滤器，是引起精过滤器压差持续上升的原因，也会导致连杆大头瓦的润滑情况更加恶化。但更为主要的是，要找到一级连杆大头瓦上游润滑路线的泄漏点，故需要对机组润滑油系统再次检查，。

2.1.7 再次检查机组润滑油系统及分析原因

在更为细致的检查中发现，一级十字头小头瓦的油封（电机侧）出现转动。将油封拆卸后检测发现，油封出现松动跑外圈；径向间隙为0.25 mm，超过0.10～0.135 mm 的标准值。而润滑路线中的各相关连接件紧固、其余各处间隙符合机组要求。

综上分析判断，一级连杆大头瓦出现烧损的主要原因是：一级十字头小头的油封（电机侧）跑外圈，润滑油在该处泄漏量增大，到达一级连杆大头瓦的润滑油量不足，大头瓦出现磨损，磨损产生的金属碎屑逐渐堵塞过滤器，使连杆大头瓦的润滑情况更加恶化，最终导致连杆大头瓦因缺油而烧损。

2.1.8 处理措施

（1）更换损坏的一级连杆大头瓦、一级十字头小头瓦油封、主轴承瓦、油过滤器芯等，特别注意一级十字头小头瓦油封的紧固。

（2）由于无曲轴备件，只得在现场修复曲轴一级大头瓦轴颈。同时报计划订购新曲轴。

（3）彻底清理曲轴箱内的金属碎屑，包括润滑油管道、油泵、油过滤器、油冷却器等，清理、吹扫油路，消除隐患，确保畅通。

（4）检修完毕，在油滤合格后，该机开机运行正常。

（5）在该机运行时，要加强巡检监测，发现异常情况，及时汇报并采取措施。

2.2 第二次故障（距第一次故障两个月）

压缩机曲轴箱振动大，并伴有异音。在1 h 内，压缩机曲轴主轴承温度由平时的47 ℃上升至64 ℃，随后10 min 又升至67.5 ℃，已超过报警值65 ℃，润滑油温度也有所上升，曲轴箱水平振动值为5.9 mm/s，并且伴有异常的声音。经过分析判断，压缩机曲轴箱内部再次出现异常，情况紧急，决定当即切换停机。

2.2.1 检查发现问题

解体压缩机曲轴箱，发现曲轴一级大头瓦轴颈磨出更深的沟槽，连杆大头瓦与轴颈间隙达到0.48 mm，，对比机组检修标准要求在0.16-0.259 mm 之间，间隙超标太大。一级十字头小头瓦油封（电机侧）未出现跑外圈,其他损坏情况与第一次故障基本相同。

2.2.2 检查相关连接件

检查相关连接件紧固情况、检测相关部位配合间隙、检查有关零配件、检查机组润滑油系统等，均正常，与第一次故障情况基本相同。

2.2.3 原因分析

由于第一次故障大头瓦烧损造成曲轴轴颈磨损，致使大头瓦配合间隙增大，由于无曲轴备件，只得在现场修复曲轴一级大头瓦轴颈，而经修复的轴颈表面粗糙度达不到要求。由于生产的需要，该机在检修后就投入运行。运行时，在一级大头瓦处的润滑油泄漏量增大，大头瓦缺油不能得到较好的润滑，发生干摩擦后烧损，所以仅运行两个月，再次发生类似故障。

2.2.4 处理措施

（1）更换损坏的曲轴、一级连杆大头瓦、主轴承瓦、更换主油泵、油过滤器等。

（2）对压缩机曲轴、连杆、十字头、活塞、气阀、主油泵以及油系统进行了全面检查、处理。

（3）将十字头端盖板由铁板更换为透明的有机玻璃板，这样便于平时巡检时能够及时发现曲轴和十字头轴瓦是否磨损，一旦发现有巴氏合金碎末，就要立即停机检修，更换轴瓦，防止发生曲轴轴颈磨损的现象，从而有效保证曲轴轴颈不被损坏。

3 结束语

针对解析气压缩机两次出现的故障，经过仔细分析，认为压缩机大头瓦烧损均是由于润滑不良造成，第一次故障是由于连杆小头瓦油封失效致使大头瓦供油条件恶化所致；第二次故障是由于第一次故障大头瓦烧损造成曲轴轴颈磨损，致使大头瓦配合间隙增大，由于现场修复轴颈表面粗糙度不够，该机在检修后的运行中，在一级大头瓦处的润滑油泄漏加剧，大头瓦发生干摩擦后烧损。所以造成使用寿命未达预期，只有两个月，再次发生类似故障。在采取有效措施后，压缩机的故障得到彻底解决。