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隔膜式压缩机检修及预防措施


兰州石化公司化肥厂 2007 届大学生转正论文

A-GB102 隔膜式压缩机检修及预防措施
摘要: 摘要:对隔膜式的高压氮气压缩机的故障进行了分析,并提出了相应的解决措
施,最终消除了该机的不正常现象。

关键字:隔膜式压缩机 油路系统 原因分析 运行及效果 一、概述
兰州石化公司化肥厂使用的 D166 LL16 型高压氮气压缩机 A-GB102,为隔 膜式压缩机,由 BURTON CORBLIN 公司提供。该机立卧两缸并联运行,主要 操作条件为:压缩机转速为 400RPM,排气量为 1400Nm3/h,吸气压力和排气压 力分别为 5MPa 和 11.8MPa,吸气温度和排气温度分别为 40℃和 130℃。自 2004 年以来,该机一直不能正常运行,主要表现在压缩机效率较低,仅打量 700 Nm3/h,不能满足工艺生产的要求。由于高压氮压缩机主要为化肥厂气化装置提 供超高压氮气,在气化炉停车时对炉膛及后系统进行吹扫,以确保再次投气点火 时的安全。长期废弃对气化炉的安全是一大隐患,为此我们对该设备的故障特征 进行了分析,并提出和实践了解决措施,消除了出口流量小的不正常情况。至今 运行良好,性能可靠,达到了预期的目的。

二、隔膜式压缩机工作原理
D166 LL16 型隔膜式压缩机属于金属膜片式压缩机。油压缸头容纳油路油, 气体缸头容纳压缩气体,膜片组件将油路油和压缩气体分离开来,膜片组件由三 片组成。气体侧膜片、中间膜片及油侧膜片,材料均为抗腐蚀性的不锈钢,它们 通过气板和油板利用夹紧螺栓将它们紧密联结。 在油压缸头和膜片组件之间设置 有穿孔板,穿孔板的作用就是起到支撑和限制膜片的作用,同时使得压缩机油穿 过穿孔板推动膜片组件对气功进行吸入、压缩,膜片的运动由油路缸中的液体驱 动,如图 1 所示。 膜片压缩机的工作过程包括气体侧膜片压缩气体和油缸侧活塞压缩油路油 两个过程。

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图 1 压缩端结构示意图

活塞工作时,假设活塞位于外止点,此时膜片处于上极限位置,即与气缸盖 内表面贴近。 当活塞自外止点向内止点向下运动时, 膜片也同时向平衡位置复原, 由膜片和气缸组成的膜腔容积逐渐增大,残留在余隙中的气体完成膨胀过程后, 膜腔中便通过进气阀开始吸入气体,活塞继续下行到达内止点时,膜片通过平衡 位置而到达下极限位置,膜腔中的吸气过程也随之结束。接着活塞再自内止点向 外止点向上运行时,活塞通过油路油推动膜片压缩高压氮气,当膜腔中高压氮气 达到排气压力时, 排气阀开始排气, 当活塞位于外止点时, 膜片紧贴缸盖内表面, 排气过程结束,膜腔完成一个循环。 进气阀和排气阀为自动阀,通过压力差开启或关闭阀门,并使气体在恰当的 时间进入或离开气缸头。

三、压缩机油路系统工作过程分析
油路系统由主油泵、补偿油泵、辅助油泵、油路活塞、油压限制器、油过滤 器、油冷却器及所属管线等部分组成,如图 2 所示。

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图 2 压缩机油路系统

在压缩机开车前,首先对油缸注油,具体过程如下:打开压力限制器旁路阀 及上油阀,启动辅助油泵,转动皮带轮,使活塞位于内止点,通过曲轴箱上面的 观察孔确认有一清晰的油流入,关闭上油阀及压力限制器旁路阀,注油完毕。注 油是使压缩机能够正常工作的主要组成部分, 油缸内存有气体或不能注入油都将 会使压缩机工作效率大大降低。注油一般发生在压缩机试车前,正常工作后不再 注油。在手动启动压缩机时,辅助油泵先启动,待油压建立后压缩机启动,压缩 机启动 12 秒后主油泵工作,辅助油泵自停。主油泵通过安装在压缩机曲轴头的 齿轮传动。 曲轴箱内的润滑油经主油泵 A-GA8211 加压(润滑油压力由安装在泵中的 ,然后进入油冷却器 一个弹簧加载的的通往曲轴箱的溢流阀 SV8217 控制)
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A-EA8211 冷却,油过滤器 A-FD8211A/B 过滤,油路分为两部分:其中大部分 用于曲轴箱的润滑,一小部分通向液压补偿回路。 液压补偿回路是将主油泵送来的压力油经补偿油泵 A-GA8213A/B 加压, 分别进入立式缸头和卧式缸头的油路缸,补充大于活塞环泄漏量的油路油,以弥 补泄漏的油路油,保持将活塞力有效的传递给膜片,多余的油路油经油压限制器 SV8213、SV8214 控制排出。油压限制器通过弹簧力来控制压力释放,油产生的 峰值油压而开启卸压。通过设定油压限制器,能够使气体压缩缸头产生所需的排 气压力。在压缩机的每一个冲程中,油路油推动膜片与气体缸头完全接触。如果 由于活塞环间隙太大造成压力油的泄漏过大, 或活塞上的油路油不能得到完全的 补偿,膜片与气体缸头不能完全接触,将大大降低压缩机的压气效率。

四、压缩机运行出现的问题及诊断分析
为对该压缩机进行有效的重点检修,我们对其故障特征进行了分析。经过调 查,我们了解到以下故障特征:该机仅打量 700 Nm3/h;出口压力上升缓慢;立 卧两缸出口管线温度上升偏慢, 较正常工作温度偏低; 补偿油泵前油过滤器低报; 油路系统油路接头有数处泄漏现象。 从排气总量和出口温度可以看出, 立卧两缸都打量, 但两缸的运行效率偏低; 注油泵前油过滤器低报,说明油路较脏,过滤器轻微堵塞;油路系统油路接头有 数处(包括注油管线上油阀出口一处)泄漏会造成油缸内压力降低,使压缩机工 作效率降低。 根据上述故障特征并参考隔膜式压缩机结构特点及工作特性, 分析造成压缩 机两缸出口流量偏低的原因可能有以下几个方面: (1) 初次开机时没有按操作规程进行注油,油缸内部分残余气体未及时 排净。 (2) 膜片破损。 (3) 进出口阀内漏。 (4) 补偿油泵故障。 (5) 油管路不畅通,包括有过滤器堵塞,使补油泵供油不足。 (6) 活塞环间隙过大,漏油过多。 (7) 油压限制器调节太松。 (8) 曲轴箱内油液位过低。
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(9) 压缩机油路漏油。 根据以上故障分析, 由于该机长时间未正常工作, 这次检修准备将进出口阀、 膜片组件、 活塞环等易损件及油路系统进行详细检查, 故将 (2) 、 、 、 、 (3) (4) (5) (6)(7)(9)作为检修的重点,其中(4)(7)项等检修完后试车若发现该 、 、 、 机工作还不正常,则可验证(4)(7)出现问题,再对补偿油泵更换或对油压限 、 制器重新整定,这样可降低检修的难度和费用;对(1)(8)项则准备让能够熟 、 练操作该机的操作工严格按操作规定进行操作。

五、解体后情况及原因分析
解体压缩机后发现如下几个方面问题: (1)两缸出口阀阀片磨损严重。 (2)两缸膜片被异物撞击情况比较多,但膜片未被击穿,撞击产生的突起 由油膜侧伸向气膜侧。 (3)曲轴箱底部油污较多。 (4)补偿油泵前油过滤器表面较脏,油过滤器用空气吹扫时阻力较大。 (5)立缸活塞环间隙比最高允许值高 0.2mm;卧缸活塞环间隙比最高允许 值高 0.3mm。 从解体后的情况可以看出,造成压缩机效率降低的原因有: (1)阀片磨损,造成出口阀内漏,使压缩机效率降低; (2)活塞环间隙偏大,油路缸漏油过多,使油路缸内不能得到有效补充, 膜片组件不能完全与气体缸头接触,这将使压缩机的工作效率降低; (3)补偿油泵前过滤器堵塞严重,造成补油泵供油不充分,造成压缩机的 工作效率降低; (4)油路系统接头特别是注油管线上油阀出口泄露也会造成油路缸内供油 不充分,造成压缩机的工作效率降低。

六、处理方法及运行效果
(1)进出口阀用煤油试验密封性,全部更换。 (2)将膜片组件全部更换。 (3)将活塞环更换。 (4)用面团清理曲轴箱底部。 (5)更换补偿油泵前油过滤器。
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(6)将油路系统油管线拆除后用氮气吹扫后回装。 (7)对所有油管路出现泄露的活接头进行更换。 (8)对于补偿油泵和油压限制器,等检修完后试车若发现该机工作还不正 常,再对补偿油泵更换或对油压限制器重新整定。 通过采取以上措施,我们严格按操作规程进行试车,于 6 月 1 日一次试车成 功,A-GB102 高压氮压缩机的运行效率大大增加,达到 1432Nm3/h,效果明显, 为 A、B 两台气化炉的安全稳定运行奠定了坚定的基础,对补偿油泵的判断、处 理正确,对油压限制器的整定正确。

七、检修后预防措施
1、压缩机的维护保养是实现该机长周期运行的重要组成部分。润滑油坚持 按规定实行“五定”“三级过滤” 、 ,并按时更换油路油和定期清洗曲轴箱,减少 各种污垢的产生和沉积,这对提高膜片组件、油过滤器、补偿油泵等部件的的使 用寿命有重要意义。 2、只有了解该机的结构、油路系统并熟悉其故障机理才能准确的分析出故 障原因,在检修中才能做到心中有数,确定检修重点,减少检修费用,提高检修 效果。 3、定期对进出口阀门、膜片等易损件进行检查更换,如发现磨损或破坏, 应及时更换。 4、按压缩机的使用要求,定期清洗油路系统的油过滤器,防止油液中的固 体杂质堵塞油路系统或造成补偿油泵、油压限制器等元件失效。

参考文献
[1] 兰州工程公司.HP 氮气压缩机操作维修手册.兰州:兰州工程公司,1996. [2] 兰州石化公司.合成氨装置操作规程.兰州:兰州石化公司,2006. [3] 赵盛基.隔膜压缩机故障判断及处理.齐鲁石油化工公司,2006. [4] 李志权.隔膜式压缩机在化工装置中的应用,压缩机技术,2008. [5] 郁永章, 刘勇编著.特种压缩机.北京: 机械工业出版社,1989.

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