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中国石化集团
技师考评专题技术总结（论文）
题目：聚丙烯ＰＫ３Ｏ１Ｂ往复压缩机故障分析及处理姓名：周居德
单位：湛江东兴石油化工有限公司
工种：机泵维修钳工
评价成绩：
评价人姓名：
评价人技术资格：
中国石化集团高级技师茂名培训基地
2010年07月
聚丙烯PK301B往复压缩机故障分析及处理
周居德
（湛江东兴石油化工有限公司广东湛江524001）
摘要：本文针对聚丙烯P301B丙烯循环气压缩机曲轴箱润滑油乳化，粘度下降以及机组异响原因进行分析，并做出改进措施，保证机组的稳定运行。
关键词：丙烯压缩机刮油环异响
前言：
PK301B丙烯压缩机是我厂聚丙烯装置的关键设备，也是响应中石化扶持民族企业，采用无锡压缩机股份有限公司第一批开发产品。但安装投用以来故障不断，主要反映在密封环和刮油环泄漏、机组异响。影响运动部件的润滑效果及使用寿命，造成使用周期大大缩短。给装置的正常生产造成严重的威胁。为此对机组深入分析，找出造成故障的因素，并进行改造消除。
一、技术参数
压缩机是立式结构，分前一段、后一段和二段缸，技术参数如表一所示
表一主要技术参数为
二、故障分析
1．填料泄漏
1、1填料密封结构特点
机组密封函如图1所示。密封是整体螺旋槽石墨环，规格为Ф100mmхФ
75+0.08mmх35mm，石墨环平面一端均布6个Ф5.5mmх10mm孔。每组填料函由四组迷宫密封组成。靠高压端侧三组迷宫石墨环起密封作用,外侧一组是阻挡或隔离泄漏气体流向中体。这种设计的目的是通过泄漏气回收管把泄漏气引返压缩机入口（0.05MPa），降低内部中间环的压力。在通过对压缩机中体注入一定压力的纯丙烯气，形成一个保护压力(0.1MPa)，该保护压力略大于漏气回收压力，两者之间的压力差保证工艺气不会泄漏到压缩机中体中。每组迷宫密封与填料盒之间靠6条弹簧弹力,使两者互相贴合而形成密封。
1.2泄漏分析
1）排气管线阻塞或有异物,排气不畅,致使气体从填料泄漏。
2）密封盒变形，每级迷宫密封与它之间接触面过小。造成气体走短路,密封效果不良。
3）迷宫密封槽被杂质填满使气体不能形成泵送作用。
4）填料函垫片泄漏。
5) 迷宫密封与活塞杆配合间隙过大，填料环的密封效果差，工艺气泄漏严重，造成漏气回收的压力大于中体的纯丙烯气保护压力，这样一部分工艺气及其气体中的烃油就通过最下面的填料环漏入中体，达到一定液位后，会漫浸刮油环，通过润滑油刮油环回油孔漏入曲轴箱，造成中体和曲轴箱压力升高（从设计的0.1MPa升至0.4MPa）和润滑油的变质(粘度从150迅速降低至90甚至更低)。密封填料泄漏造成中体压力升高。
图1填料结构图
1、填料腔（上）
2、填料腔（中）
3、内部中间环
4、法兰
5、空心螺钉
6、球形管头
7、垫片
8、填料环
9、弹簧 10、排气管
2．刮油环泄漏
图2刮油盒结构图
1、刮油腔
2、导向轴承
3、O 型圈
4、刮油环
5、挡油圈
6、压盖
7、活塞杆 8、O 型圈 9、回油孔
1)刮油环内孔与活塞接触面积少于70﹪。
2)环与刮油腔的端面接触不均匀。
3)环的轴向间隙过小。
4)在刮油盒上面两个刮油环防转销松脱，导致刮油环错口重叠或彼此相对转动。
5)如图2所示刮油环的回油孔通过加强筋通到导向轴承中部油槽中，但由于
导向轴承和活塞杆的精密配合（轴φ70mm 、导向轴承049.0030.0F670+
+φmm ）使润滑
油很难顺畅地通过导向轴承回流到曲轴箱内。这样容易造成刮油室内积存过多的润滑油，一旦积存的润滑油位高到能浸泡全部刮油环时，刮油环的刮油作用就基本丧失，刮油室内的润滑油将漫出刮油腔而进入到中体。另外，如果中体内的烃油积存液位高至刮油腔压盖时，烃油也会进入刮油腔内通过导向轴承进入曲轴箱。向中体漏润滑油，同时又向曲轴箱漏入烃油，发生这种情况的唯一解释是烃油和润滑油在中体和刮油腔内混合，混合后的油粘度下降，容易通过导向轴承的
间隙流回曲轴箱。
3、气缸异响
通过运行时的状态监测,分析异响主要集中表现在机组的曲轴箱及前一段缸,用听针诊听到有清脆的撞击声。原因:
1)异物进入缸内，异物与活塞直接撞击。
2)活塞平面与头盖轴向间隙过小，气体不形成气垫作用。
3)连杆大小瓦、十字头滑道间隙超标，活塞杆与十字头连接松动、大头瓦紧力不够。
4)活塞锁帽松动，造成紧力不够,使活塞杆与活塞不能形成一个刚体而是随着活塞杆往复运动产生微小轴向运动,产生冲击力,使传动部件运动不平稳,会加剧连杆大小头瓦的磨损。连杆大小头瓦间隙过大，又增加异响产生的可能性。
三、故障处理
1、根据填料与刮油环泄漏的分析首先拆卸排气管线通氮气或水试，没有堵的现象。填料函与填料盒之间垫片压痕均匀成一个面，没有断线。密封槽完好没有杂物，支承密封与密封盒接触的6个弹簧，没有腐蚀，高度基本一致，弹性效果良好。密封填料环密封效果差的问题，主要是密封填料环和活塞杆的随动性较差，活塞杆对密封填料环形成偏磨。出现偏磨侧密封填料环的迷宫密封齿被全部磨平的现象，尤其是在生产高融熔指数的产品时，润滑油粘度下降的速度很快，14小时左右就必须更换润滑油。
密封填料环密封偏磨是造成密封效果差的主要原因。为此我们对密封填料环的弹簧力进行了调整，减少密封填料环的轴向预加载弹簧力，提高填料的浮动灵活性，使填料环和活塞杆在运行时的随动性大大改善，进而有效地降低了填料环的磨损，提高了密封效果。但迷宫密封是非接触密封，相对接触密封泄漏量还大,改为填充尼龙或填充聚四氟乙烯或铜等接触密封时，就会产生磨擦热，就要增加冷却水，但填料函体小，增加冷却水就要把缸体吊出加工。再加上密封与活塞磨擦或密封老化产生一些粉、颗粒进入介质气体，影响后路产品，工艺不允许。接下检查活塞杆直径为φ75-0.01 mm(磨损极限为0.15mm)；填料环与活塞杆间隙0.06～0.08mm；刮油环与活塞杆接触面积达到85﹪；刮油环轴向间隙0.08～0.10mm；刮油环开口间隙为1mm,用红丹油法检查刮油环整个表面与刮油腔端面
均匀地覆盖有细小的红丹痕迹。可见，这几项尺寸皆符合厂家技术要求标准。于是只好通过以下方法处理：
（1）如图3中体低位加排液管，将收集管大部分烃油顺收集管流入压缩机中体的低位。然后通过中体盖板低位排液管排出直通一级进口缓冲罐。防止烃油积存漫进刮油腔而进去曲轴箱。
（2）刮油腔低位钻Ф10mm孔直通曲轴箱的回油孔，使刮下的润滑油能迅速流回曲轴箱，防止刮油腔内润滑油积存影响刮油环的刮油效果。
图3中体与刮油腔改造图
（3）提高密封填料的密封性能，减少密封填料的漏气和漏液是解决问题的关键。于是在刮油腔加设接触式密封填料，防止气体和烃油进入曲轴箱，但值得一提的是，由于活塞杆上有一道安装挡油圈的圆弧槽，对任何企图加长密封填料和刮油部件尺寸的设计都是一个不可逾越的障碍。除非是重新加工活塞杆，取消圆弧槽。因生产需要，时间不允许。填料泄漏出的气液混合的雾状，充满中体空间，其中
一部分油雾会在挡油圈下方的活塞杆上凝结出烃油，这部分烃油还是会通过刮油环进入到刮油腔，然后进入回油孔流进曲轴箱。从而对润滑油压力和粘度继续产生一定程度的不良影响。所以，在尽量提高密封填料密封性能的同时，我们针对泄漏工艺气中的烃油采取了收集引出的措施。如图4：（图中未画出漏气回收管）即在密封填料环组件的最外侧（低压侧）减薄填料厚度，加设一组烃油刮油环和收集管。刮油环可以把顺活塞杆漏出的烃油刮下，同时对漏气产生节流，使大部分漏气和刮下的烃油被收集环引至压缩机中体的低位，漏液再从压缩机的中体盖板的低位排液管排出。
为防止收集管中的气体喷射引起压缩机中体内积聚的烃油和润滑油的雾化，在收集管面向压缩机中体壁的方向开一排3mm直径的漏气放气孔，使大部分气体吹到内壁上，这部分气体夹杂的烃油部分会在内壁上凝结流到压缩机中体的低位，从而降低了喷溅到暴露在压缩机中体部分活塞杆上的烃油（这里主要是活塞杆上挡油圈以下的部位）顺活塞杆进入润滑油刮油腔的烃油大为减少，从而提高润滑油的使用周期。
图4填料改造后图
2．异响处理：
首先用铅丝检查活塞上下死点间隙，分别是 1.9～2.0mm（标准上间隙1.5+0.5mm下间隙2.0+0.5mm）,符合要求。气缸无异物；塞尺检查十字头与滑道
的间隙为0.07mm,活塞杆与十字头是锥度通过两块楔板锁死固定的。用塞尺检查下楔块和十字头槽最低点有0.60mm 间隙。曲轴轴颈外径:φ140mm;大头瓦内径:φ140+0.12mm 紧力:0.03mm,且没有磨损痕迹。符合技术要求。
接下来检查十字头销,销外径为φ100-0.10,小头瓦内径φ11.005.0100+
+mm 间隙为
0.21mm 。根据经验公式：小头瓦是铜瓦的间隙为（0.0006-0.0012）dmm(d 为十字头销直径)得出间隙应为0.06-0.12mm,这样小头瓦间隙已严重超标。轴瓦不呈暗黑色，证明不是润滑不良引起。检查活塞锁母,发现锁母与活塞有相对移动的痕迹。.无锡压缩机厂设计的活塞锁母是在锁母上加工出锁紧薄边，在活塞盖上加工出锁紧槽，锁母上紧后，将薄边翻进锁紧槽内防止锁母松动，薄边翻进锁紧槽时，薄边的底部如图5：
图5 图6
活塞锁母锁紧时，薄边成六瓣结构。由于活塞松动，活塞对锁帽撞击。在六瓣结构的锁紧薄边底部强度交叉，容易开裂，造成薄边脱落。造成活塞松动产生冲击载荷。连杆小头瓦在冲击载荷作用下产生冲击作用，使连杆运行时不平稳破坏小头瓦油膜形成，造成小头瓦的磨损。小头瓦间隙变大，使销在不稳定条件下运动，造成活塞运动到前后死点时，运动方向与活塞杆不同步，活塞受到冲击载荷，而产生异响声音，最后将锁紧薄边改为整圈结构。如图6。加强防松措施，避免活塞锁帽与活塞杆松动产生撞击。
四．结论
通过这次技术改造，解决了压缩机异响和气缸烃油串入曲轴箱的间题，消除
曲轴箱运动部件润滑不良的缺陷。同时延长润滑油更换周期。保证了机组的运行质量，确保装置正常生产。
参考方献：
［1］．江苏省石油化学工业厅组织编写《化工机器检修技术》 1997.7出版［2］.萧开梓主编《化工机器安装与检修》 1992.10出版