往复式压缩机气缸活塞环磨损检修与预防措施

高仁鹏，李海林，吴长春，赵鹏，张洪建

(1.中国石油独山子石化公司炼油厂加氢联合车间；2.中国石油独山子石化公司炼油厂经营管理处，新疆 独山子833699)

独山子石化公司炼油厂加氢联合车间300万直馏柴油加氢装置自2009年开工以来，往复式压缩机K101B已经间断运行7年多时间，运行状况自2011年9月份装置停工检修后一直不稳定。经常在机组运行72小时左右的时候，由于新氢一级出口压力低，就被迫切换机组，给装置的安稳长运行带来隐患。本文通过分析，总结出新氢一级出口压力低的主要原因是压缩机活塞的设计问题，并相应采取了有效措施，消除了隐患。

1 新氢/循环氢压缩机概况

本装置压缩机为德国诺曼埃索公司生产的对称平衡型往复式压缩机，型号为2+1SVL320。压缩机共有四个气缸，分别为两个新氢缸，两个循环氢缸，新氢为两级压缩，循环氢为一级压缩。压缩机正常运行时新氢一级出口压力为4．7MPa，二级入口压力4．65MPa，新氢二级入口压力设计报警值为4．25MPa，联锁值为4．141MPa（表1为压缩机运行主要参数）。

2 新氢/循环氢压缩机故障经过与现象

2011年9月装置停工大检修时，检查发现300万新氢/循环氢压缩机循环南缸外侧活塞环断裂，其他缸活塞环棱角处有轻微坑蚀，活塞环及导向环均未磨损，所以只对活塞环、气封进行了更换。9月26日开机，9月28日二级缸缸内有声音，现场判断为活塞环缺油摩擦造成，调大注油量后声音消除，但仪表显示一级出口、二级入口超压，现场监测一、二级进排气阀温度正常，拆检进排气阀均正常，判断活塞环磨损。表2为压缩机新氢二级气缸故障情况。

表1 压缩机运行主要参数

针对活塞环磨损的情况，对二级缸缸套进行打磨后运行未出现故障，因此判断故障为缸套粗糙度超标引起一级出口、二级入口超压。至此二级气缸活塞环导向环磨损、吹蚀的问题得到了有效的解决。

2011年10月24日压缩机开机运行至10月27日一级出口压力低，对一级缸拆检发现活塞环支撑环磨损故障现象与二级缸一样，在经过3次检修后仍未解决问题。表3为压缩机新氢一级气缸故障情况，图1为支撑环吹蚀的痕迹，图2为活塞环吹蚀的痕迹。

图1 支撑环吹蚀的痕迹

图2 活塞环吹蚀的痕迹

2012年2月13日～17日对压缩机一二级气缸缸套进行了更换，开机运行状况良好，在正常运行28天后一级缸排气压力下降至4．52MPa，对压缩机进行了拆检；缸体内部有少量活塞环磨损的粉末，水线畅通，活塞杆直线度跳动正常，活塞环支撑环都有吹蚀痕迹，表面粗糙度及圆度、圆柱度符合标准。2012年3月31日、4月10日，由于一级缸排气压力下降，两次对该机进行检修，拆检发现故障现象相同，均为活塞环磨损、活塞环、支撑环吹蚀现象。

表2 压缩机新氢二级气缸故障情况

表3 压缩机新氢一级气缸故障情况

2014年开机后该故障再次频繁出现，测量活塞环径向磨损（0．5～1．2）mm，支撑环径向磨损（0．3～0．4）mm，缸套粗糙度为 Ra（0．9～1．6）μm。期间检修时对活塞杆超级螺母紧固螺栓预紧力由160Nm提高到180Nm，也进行了3天的空负荷磨合，对活塞杆和支撑环也换过诺曼埃索、沈阳远大、贺尔碧格、温州中大等各个厂家的产品，对材质也进行过升级，但效果不佳，活塞环及支撑环仍有不同程度的气体吹蚀痕迹。

2015年5月大修期间，更换该压缩机了原厂(诺曼埃索）一级缸套以及一级活塞组件，并于6月24日启用该机组，运行约3个半月后，该机组再次出现一级出口压力低的情况。2015年10月13日、2015年12月26日、2016年3月2日几次检修后开机，活塞环及支撑环仍有不同程度的气体吹蚀痕迹。

3 压缩机一级气缸压力低原因分析及解决方法

3.1 气缸内压力分析

经过与压缩厂家讨论分析，对该装置2台机组进行了气缸内压力监测分析，从K101A机组一、二级的监测曲线图3和K101B机组一、二级的监测曲线图4，可以看出除了2台机组的余隙腔的压力变化较大以外，其余各测点曲线无异常偏差，可以排除气缸内压力不稳的情况。

图3 K101A机组一、二级的压力监测曲线

图4 K101B机组一、二级的压力监测曲线

3.2 活塞杆震动

压缩机的每个曲拐都安装了活塞杆下沉传感器，用来长期监测活塞杆垂直方向的下沉趋势。从K101A机组一、二级的监测曲线图5和K101B机组一、二级的监测曲线图6，可以看虽然2台机组的测量电压差值较大，但对于机组本身的曲线变化相对有规则，可以排除活塞杆问题。

图5 K101A机组一、二级的震动监测曲线

图6 K101B机组一、二级的震动监测曲线

3.3 润滑油粘度和注油量

该机组一共有8个注油点，每一级气缸上有一点，考虑润滑不充分可能导致一级缸的磨损，车间将一级气缸备用注油点投用，图7的3号点，注油量控制每分钟8～12滴，经过摸索发现注油量不是导致磨损的因素。

3.4 解决方法

通过以上几方面的原因排查，2016年10月14日K-101B新氢一级活塞杆和活塞组件全部更换为沈阳远大压缩机股份公司生产的配件，15日K-101B空负荷试运磨合4小时运行正常后停机备用，10月17日K-101B按计划开机负荷试运至10月27日停机，10月28日检查K-101B新氢一级缸头比较干净，10月29日K-101B再次开机运行至今。目前K-101B新氢一级缸注油量每分支控制在13～15秒/分钟，新氢一级缸有间断气流声响。图8为改造前的活塞组件，图9为改造后的活塞组件。

图7 注油点对应关系

图8 改造前的活塞组件

图9 改造前的活塞组件

运行参数对比。300万直柴加氢装置压缩机K-101B运行参数见表4，从数据表中可以看出：压缩机K-101B在新氢一级入口温度19℃条件下，采用沈阳远大的活塞组件后新氢一级压比值约为1．92左右，比采用原厂的活塞组件要低0．02左右（原厂约1．94）。到目前为止机组累计运行6个月未出现异常情况。

表4 运行参数

4 结语

通过此次改造，机组特护运行了6个月，未出现前期出现的磨损情况，达到了关键机组6月进行切换的要求，但原厂压缩机本身的缺陷需要厂家进一步分析原因。机组的平稳运行是一个装置能安全、平稳、长周期运行的一个前提，直馏柴油加氢装置中往复式压缩机的运行更是关键中的关键，它不但为反应系统提供新鲜的氢气，还为反应系统的循环提供了动力。一旦压缩机出现问题，不但面临装置循环，更会严重威胁到设备和人员的安全，这就要求我们基层车间的管理人员和操作人员，在日常的巡检当中要更加细心的检查压缩机的运行情况，各个参数出现异常变化要及时分析原因，并在最短的时间将问题消灭在萌芽状态。这样才可以保证装置安全、平稳、长周期运行。

参考文献：

[1] NEAC Compressor Service，2016,（8）．

[2] JB/T7240-2005，一般用往复活塞压缩机主要零部件技术条件[J]．