石油化工压缩机的其应用

【摘 要】本文首先对往复式压缩机的应用现状进行了分析,接着以型号为6M25的往复式压缩机为例对引起压缩机故障进行了分析,主要是从热量故障和机械故障两个方面进行的,然后文章从活塞杆的受力、断口两个方面分析了引起压缩机故障的关键部件.文章的最后对如何进行压缩机故障的判断和排除进行了概述.

【关 键 词】压缩机石油化工企业往复压缩机机械

石油压缩机是和石油行业的发展是同步进行的,在我国大庆油田、辽河油田、胜利油田的开发,为我国的石油开采带来了新的生机,石油压缩机的应用范围也在不断的扩大.在石油化工行业的气体压缩方面占有核心地位的是往复式压缩机,这种压缩机是目前行业当中应用的最为广泛的,它的主要特点是结构复杂、机械的部件多、机器所处的环境比较恶劣,所以往复式压缩机在应用时也会存在很多故障及失效的现象.

一、往复式压缩机应用现状

1.1往复式压缩机的使用

在石油企业进行石油的炼制过程当中,往复式的压缩机是应用的比较广泛的,它的使用涉及到催化裂化反应,石油产品的脱硫、加氢制精这些重点的工艺过程,在进行催化和裂化的时候,采用的介质主要是烃类,在脱硫和精制的过程中工艺的介质主要是氢气.在石油炼制企业当中,石油的下游生产和炼油当中需要的压缩机种类、功率、压力上需求也是不同的,这样所采用的压缩机种类也是不同的.现在大中型油田的开发,对压缩机的要求也不断的增高,压缩机厂商也在技术上不断的进行创新,在国产化的道路上不断的前进.

6M25压缩机在构成上主要有三个部分,分为基础部分、气缸部分、辅助部分：（1）6M25压缩机的基础部分：基础部分包括机身、中体、曲轴等各个部件,基础部分的作用是进行动力的传递、将气缸和基础部位连接在一起.（2）6M25压缩机的辅助部分：压缩机的辅助部分有冷却器、缓冲器、安全阀等,同时还包括个管道系统在内,这些辅助部分是确保压缩机正常运转所必需.（3）6M25压缩机的气缸部分：气缸部分主要组成为气缸、气阀、活塞以及进行排气调节的装置零件.作用主要就是在压缩机中形成容积,同时还能防止气体的泄漏现象出现.主要参数如表1所示.

沈阳气体压缩机股份有限公司引进的往复式活塞压缩机是从德国引进的技术,功率最大能够达到17000KW,本厂生产的压缩机最典型的产品是4M80型的压缩机,是最早应用到茂名石化公司的压缩机设备中的,480型压缩机在结构上表现为活塞杆受力低、机身刚性强、承受力大、传动机构寿命长等优点.这个压缩机具体参数见表2所示.

1.2往复压缩机研究的热点

在工艺的流程上使用的往复式压缩机现在研究的热点主要集中在两点,一是多品种、大功率、高压的天然气压缩机的研究,二是加气站用的压缩机的研究.

（1）油田注气类型的压缩机,油田在注气过程是一个稳定、高产的过程,我国是在80年代后开始实行此工艺的,如现在新疆油田使用、中原油田使用的天然气压缩机都是具有高压、大排量的压缩机.（2）集输用天然气压缩机：现在应用的较为广泛的为RDS系列的压缩机、整体式燃气压缩机两种.汉江石油管理局使用的是RDS系列的压缩机,具体的系数如表3所示.

整体式燃气压缩机是由动力缸和压缩缸构成的有机整体,整个运转过程当中是不需要外接提供任何的动力的,在接电困难的分散油田、边缘油田中使用的是比较广泛的.此压缩机的具体功率计参数如表4所示.

二、往复式石油压缩机故障原因

2.1热量原因引起的压缩机故障

（1）排气量低是引起石油压缩机故障的热量原因之一,气缸排气温度出现异常,轴瓦温度过高等都是引起热量故障的原因.以6M25往复式压缩机为例,这种类型的压缩机结构上是比较复杂的,这种压缩机的排气量公式如下：

Q等于Vs1.λv1.λt1.λp1.λl1.n0

在这个公式当中Vs1是指压缩机第一级行程的容积.λv1指容积的系数；λt1指温度系数；λp1指压力系数；λl1指泄露系数；n0指额定的转速.

以上任何因素都会是引起故障的原因,其中引起排气量不足主要有以下几点：①由于排气温度或者是气缸的温度超过要求引起的.②往复式压缩机的活塞各个组件之间出现磨损、润滑油质量问题等引起的活塞环出现影响排气量的问题.③填料和压缩机活塞杆之间出现磨损而引起的排气量不足.④压缩机运转时的转速低于额定值.

（2）气缸排气温度出现异常,在压缩机的运行中也是引起压缩机故障的热量原因之一,6M25往复式压缩机的进气温度都要求在50摄氏度以内,排气温度需要控制在120摄氏度以内,但是压缩机在实际的使用当中,吸气和排气出现异常温度的现象时有发生.主要有是因为一级吸气阀、排气阀、中间排气阀出现的不良逆流、吸气前的泄露、冷却器冷却的效率过低等原因.

（3）轴瓦温度过高会引起压缩机故障,6M25往复式压缩机的轴承是轴瓦式的,运行当中机身的7个轴瓦之间会出现不断的摩擦,这样就会不可避免的产生一定的热量,而热量的产生就会使轴承的温度增高,而一旦温度超过60摄氏度就会引起机械的故障.

2.2机械故障引起的压缩机故障

在压缩机故障当中活塞杆的断裂大约占1/4,活塞杆除了对活塞有损害,同时对整个机械都有连锁式的损坏,容易引起比较重大的事故、对经济造成严重的影响.6M25型压缩机中,第一、二级的活塞杆在交变力的作用下比较容易出现疲劳性的断裂,同时活塞的机械性能、外部环境的长期作用等都会引起活塞杆的断裂.

在压缩机中填料密封在高压的环境下不断的进行往复运动就有可能出现磨损,主要原因是密封盘上的弹簧发生磨损或者是自身弹力较小、密封的装置和活塞杆之间存在一定的缝隙、密封盘和活塞杆之间的密封不严、润滑作用下降等.

三、往复式压缩机关键部位――活塞杆的失效分析

往复式压缩机活塞―活塞杆这一体系中是不会出现机械间的共振的,但是活塞杆的疲劳破坏是需要进行重点考虑的,前面说过6M25这种类型的活塞杆断裂基本上是出现在第一、第二级,断裂的部位主要是在连接螺纹处.6M25往复式压缩机的第一、二级活塞杆的具体参数如表5所示.

3.1活塞杆的断裂和受力分析

压缩机中的各个组件基本上都是处于循环性的往复运动,所以活塞杆不仅要承受来自于曲轴运动转化过程中出现的拉伸和压缩外力,还要抵抗来自惯性力和摩擦力的强大作用.当活塞杆在受到来自气缸的压力后,活塞相关逐渐就会进行往复运动,从而就会相应的产生惯性力和摩擦力.

当气体作用到活塞活塞杆上,往复运动产生的摩擦力主要表现为活塞环和气缸之间的摩擦作用力.往复式压缩机在工作中,活塞杆会承受交变拉―压力的交互作用,而在这样交互力的作用下就会在活塞的螺纹根部出现裂纹,长时间的力作用下,在活塞杆上便会出现瞬间的撕裂情况,这样的撕裂主要是疲劳性的工作造成的,活塞杆受力分析图如图1所示.

3.2活塞杆断口情况分析

活塞杆的断裂主要是发生在螺纹处,断裂面一般会与活塞杆成45度角,关于这些断裂口在外观上看,主要分为接近疲劳源部位的机械磨光区域、扩展后出现的裂纹区域、脆性断裂区域（见图2）：

四、避免石油压缩机故障的措施

避免石油压缩机出现故障的主要措施就是压缩机的检查工作,如空气压缩机滤清器进行检查,如果发现有损坏、空气滤芯不干净等就要对损坏的部件进行及时的更换,进气管需要保障内圈直径要复合要求.回油管的直径建议不要小于12MM,同时不要有过多的弯曲、障碍灯.空气压缩缸的部件要随时进行检查,发现问题必须及时的进行更换.空气冷却装置中存在的油污、杂质等要及时的进行零件更换等处理工作,发动机的润滑油压力要按时进行检查,保证其和额定的压力相同,需要的时候必须进行润滑油的更换.

五、总结

根据本文的研究,往复式压缩机要想更好的应用于生产当中,必须加强对压缩机故障的研究,利用各种诊断技术和手段去提高这类压缩机在诊断故障方面的水平,同时为提高往复式压缩机的整体性能,需要提高进行结构性的优化设计去实现.