往复式压缩机润滑系统故障分析及对策

于新功 ，刘炳鑫，路朝阳

(1.河南首恒新材料有限公司，河南 许昌 461000 ；
2.河南省化工研究所有限责任公司，河南 郑州 450052)

河南首恒新材料有限公司以中国神马集团许昌首山焦化公司300万t/a焦炭副产氢气、苯为基础原料，生产环己醇、环己酮产品。建设的20万t/a环己酮装置，采用环己醇低温脱氢工艺技术，在常压和220 ℃条件下，以铜为催化剂进行环己醇脱氢反应，生成环己酮和氢气，副产氢气由压缩机压缩后送至苯加氢工序。环己酮生产装置设置有5台(4开1备，单台排气量46 Nm3/min)往复式压缩机，供给工艺装置压缩空气、仪表空气、压缩氢气、制氮原料气等，所选用的压缩机属于固定水冷对称平衡型四列三级往复式压缩机(三级压缩)。采用卸荷器对压缩机进行负荷的调节，电机与压缩机采用联轴节连接，将生产装置所需的氢气压缩至6.0 MPa，供后续加氢反应装置使用。压缩机润滑油系统在运行状态下，因其压力、公用工程等参数发生变化，会影响到压缩机的正常运行，导致压缩机出现故障，给环己酮装置的安全、稳定生产带来巨大影响。压缩机润滑油系统常见的故障有齿轮油泵、润滑油油压低、润滑油温度异常、润滑油管堵塞等。因此，通过对这些故障进行分析，提出合理对策及改进措施，完善运行工况，可有效提高压缩机的运行稳定性周期。

往复式压缩机运行可分为膨胀、吸入、压缩、排气四个过程，设置有气缸、活塞和气阀等构件。当活塞向左边移动时，缸的容积增大，压力下降，气缸中的气体不断膨胀，当压力降到小于进气管中的气体压力时，进气管中的气体推开吸入气阀进入气缸，直到活塞移行至左边最末端(左死点)为止。当活塞调转向向右移动时，缸的容积逐渐缩小，开始进行压缩气体的过程，由于气阀的止逆作用，故缸内气体不能倒回进口管中，也不能从排气阀泄漏到缸外，活塞继续向右移动，缩小缸内的容积，使气体的压力不断升高。随着压力升高，当气体压力到设定值时，缸内气体便顶开排出气阀的弹簧，进入出口管中不断排出，直到活塞移至右边的末端(右死点)为止，活塞在缸内循环往复运动，压缩气体连续产出。

往复式压缩机气阀卸荷器的作用是对压缩机缸体内压力进行调节保证压缩机正常工作。当卸荷器工作发生异常时，容易造成汽缸、气阀温度升高，产生压缩机无法提量等问题，卸荷器利用机械方式强行打开活塞压缩机的自动进气阀，使气缸进气口完全敞开，气体在气缸内停止压缩过程；
同时，利用卸荷器可以调节压缩机的排气量，通过关闭吸气阀、顶开一侧吸气阀、顶开两侧吸气阀三种模式，对压缩机进行负荷调节，可实现0、50%、100%三级调节。

压缩机润滑系统出现故障需要卸荷时，动力活塞的上方通入约0.6 MPa的动力风(仪表风)，活塞在动力风的作用下向下位移，将安装在动力活塞下方的弹簧压缩，动力活塞向下位移，使与其连接的中心轴推动着叉杆向下位移，带动吸入阀片，形成单向流通的气体通道，达到卸荷目的。当动力活塞上的动力风关闭时，动力活塞在弹簧力作用下，使动力活塞、心轴、叉杆向上移，吸入阀片恢复正常工作状态。

3.1 润滑系统

压缩机在运行时，依靠润滑油系统的主油泵对压缩机上的润滑点进行润滑，减少摩擦部件的磨损和消耗摩擦功，同时还能冷却运动构件，如曲轴、十字头、滑块、连杆的摩擦表面，提高其工作稳定性，保证压缩机的正常运转。压缩机在停止状态下的润滑油系统，依靠齿轮油泵提供润滑油给各个部件进行润滑，并设置有齿轮油泵停机自动备机控制装置，当润滑油油压降低时，起到保护齿轮油泵作用。

引起压缩机润滑油压力降低的主要原因有：①润滑油油位低；
②润滑油过滤器堵塞；
③油管接头处泄漏严重；
④油泵齿轮磨损，造成间隙过大，运行效率降低；
⑤润滑油调压旁通开度过大。

处理对策：①润滑油油位低时，需补加润滑油至正常油箱液位；
②调整润滑油回路，控制润滑油进口压力；
③将油过滤器切至备台，清理滑油过滤器滤网，以备下一次切换；
④更换、维修油泵齿轮，调整工作间隙。

3.2 齿轮油泵

齿轮泵作为润滑油系统动能提供设备，运转方向是特定的正排量，属于增压泵，为了防止排出管堵塞，排出压力过高而发生超压过载事故，在泵出口管线需安装超压安全阀。安全阀的作用：因为齿轮泵的出口和入口是分置独立的，当排出管堵塞，外排油量较少时，会引起泵体和管道的压力急剧升高，导致管线和泵壳发生爆裂引发事故；
安全阀就是在压力升高到一定程度后，将部分润滑油泄压至油箱里，起到防止管线和泵壳发生爆裂的作用，因此加强齿轮泵和安全阀的日常维护检修是非常重要的。

3.3 润滑油温度异常

采取以下应对措施可以保障正常供油：①暂停润滑油冷却器循环水使用；
②开启润滑油油箱电加热器，将润滑油加热到20～25 ℃；
③油温后启动齿轮泵，为压缩机提供润滑油。

正常情况下压缩机曲轴箱内的油温不应超过60 ℃，当润滑油油温过高时，润滑油油膜变薄，会严重影响润滑效果，使运动摩擦机件的热量不易散逸，造成压缩机故障。①压缩机的运动机件过热：包括曲轴、十字头、滑块、连杆在内的构件等运转不正常，产生过度摩擦发热，使润滑油过热。对策是及时停机检查原因，进行维修、更换处理。②润滑油冷却系统失灵：油冷却系统应保证润滑油泵出口油温度不超过40 ℃，如果冷却效率降低，需检查冷却器循环水温度、水量及冷却器是否结垢等情况。采取增加循环水量、清除污垢等措施，以提高换热效率。③检查使用的润滑油是否存在选型不当的问题：重载、冲击负荷和黏度级别偏小的润滑油，会导致油膜破裂，使齿轮表面产生点蚀、磨斑等现象，引起齿面温度升高。根据载荷情况，选择黏度等级较高、承载性能更优的齿轮油；
同时将已经污染或烧瓦之后的润滑油清除，更换符合技术条件的润滑油。

3.4 润滑油管路堵塞

在压缩机润滑油系统维护、安装过程中，由于没有彻底清理，出现管道、油箱内部残存有泥砂、焊渣、棉纱头等杂物，会将油管堵塞，造成机械润滑处缺油或无油。防止润滑油管路堵塞的应对措施为：①润滑油系统维护、安装时，将油管逐根清洗干净，经碱洗、水洗和白稠布擦试后，再用压缩空气吹扫干净。②油管焊接时，应采用套管方法装上活接，以避免焊渣残留在管道内。③需要弯管时用煨管工具冷弯或氧乙快火焰加热煨弯，避免金属管道过热而变形。④在润滑油管路进行系统强度测试时，试验压力为操作压力的1.5倍，如有渗漏或破裂，应及时更换。⑤润滑油路与曲轴、十字头、滑块、连杆等供油处接通前，需在每一个供油处检查来油情况和清洁程度后，再进行连接。

3.5 润滑油流量不足

压缩机润滑油系统在正常运行的工况下出现润滑油流量不足的现象，需要及时查明故障原因，并采取以下应对措施：①确认吸入和排出阀门是否打开；
②提高油泵转速；
③检测出口管线过滤器是否堵塞，切换至备用过滤器；
④检查出口管线是否有泄漏点，并停止运转进行维修。

对往复式压缩机润滑系统常见故障问题的分析和判定，采用合理的相应对策和处理措施进行维护，可有效避免因润滑系统故障导致的压缩机停车事故，确保化工生产过程中压缩机安全、稳定的长周期运行。