2DW压缩机二级气缸活塞环异常断裂分析及采取措施

2DW压缩机二级气缸活塞环异常断裂分析及采取措施

陈光明 1 武文娇 2

1. 大庆油田有限责任公司天然气分公司四大队 黑龙江 大庆 163256 2. 大庆油田井下作业分公司作业二大队 黑龙江 大庆 163000

摘 要：针对北压浅冷2DW型往复压缩机存在的二级气缸活塞环异常断裂的问题进行了分析和采取有效处理措施。对机组进行参数检查、振动监测、维修检查分析、活塞环材料配比及加工工艺分析等，找出了产生二级气缸活塞环异常断裂的原因，制定了断裂处理方案并采取了有效的处理措施，解决了产生二级气缸活塞环异常断裂的问题，确保了压缩机组安全平稳运行。

主题词：2DW型往复压缩机组；二级活塞环；断裂分析；采取措施

一、前言

天然气分公司四大队北压浅冷站的六台2DW型天然气压缩机组是北京京城环保产业发展有限责任公司生产，分别投产于2008年6月、10月。压缩机组投运一年以后（最长运行时间8000小时，最短运行时间4000小时），出现了压缩机二级气缸活塞环多处断裂，而磨损量较小的现象，常因机组没有到修保期，被迫停机检修。因此，找出压缩机二级气缸活塞环异常断裂的原因，采取有效处理措施，解决二级活塞环异常断裂的问题，对提高企业的经济效益、确保机组安全平稳运动具有重要意义。

二、压缩机组运行现状及原因分析

1 现状分析

压缩机组通过正常大修后，当机组运行到4000小时以上时，有的压缩机在运行状态下，采取听、摸、闻的检查手段，发现二级气缸内，出现不规律的活塞环敲击声。

针对上述症状，组织大队、站队设备专业及机修厂维修人员对压缩机进行现状分析，首先采取了以下检查措施：

（1）检查压缩机各运行参数，从检查结果来看，各项参数均正常。

（2）振动监测，压缩机组振动分析执行的标准，参照中石化石油化工旋转机振动标准SHSO1003-92(转速为600～1200rpm)，即实际振动裂度要求小于11.2mm/s。在现场运行状态下，对出现二级气缸声音异常的4#压缩机组的9个监测点进行三维振动数据采集，监测情况及数据如表二。

从表二可知，压缩机7个监测点中，在三维的水平方向X、轴向Y、垂直方向Z上，振动值都较小，没有一个振动超标，监测结果正常。

（3）对二级入口缓冲罐进行放水，罐内有少量游离水，对游离水进行处理。

（4）停机后组织维修工对二级出入口气阀进行检查，检查结果正常。

（5）机修厂检查了二级气缸活塞环，发现活塞环多处断裂，而磨损程度甚微。

表二5#2DW压缩机振动监测

2 原因分析

依据2DW往复压缩机运行现状分析，认为发生二级气缸活塞环异常断裂的主要原因有如下几方面：

（1）活塞环质量有问题。活塞环在设计时，只考虑硬度和耐磨性，而忽视了活塞环的强度和韧性，导致了压缩机运行没有达到检修周期，活塞环异常断裂，而产生活塞环的质量有问题。

（2）活塞支撑环设计上存在缺陷。现活塞支撑环弧长只有整个活塞弧长的1/3，活塞在气缸内往复运行时，活塞稳定性较差，导致活塞环受力。

（3）活塞在气缸内的径向间隙偏大，导致活塞环左右摆动受力。

（4）气缸水平度不够，活塞在气缸内往复运行时，活塞上下起伏，活塞环撞击气缸，造成活塞环断裂。

（5）气缸的圆柱度达不到要求，增加活塞环在往复运行时的受力。

3 二级活塞环异常断裂原因排查

依据二级活塞环异常断裂的主要原因，四大队相关人员与天然气生产维修大队机修厂进行了会诊，对故障的原因进行排查。

（1）活塞环质量上的有关问题，咨询了多年在天然气往复压缩机提供配件，并使用较好的生产厂家。认为对活塞环质量上的保证，主要体现在生产活塞环时，材料的选用、配比；加工工艺、加工手段等。活塞环的材料主要有：钛金超细粉约79%、钛纤维约20%，并配有少量PEEK、润滑剂、铜粉等组成。取样化验，活塞环中主要成分钛金超细粉87%、钛纤维12%，其它1%，主要成分均没有达到理想要求。因此，为主要因素。

（2）活塞支撑环弧长设计、制造时，只有活塞环弧长的1/3，综合分析认为活塞支撑环弧长短，活塞在气缸内往复运行时，会造成活塞稳定性差，增加活塞环受力。因此，为主要因素。

（3）测量二级活塞在气缸内的径向间隙为0.48mm，在标准的0.41-0.56mm内。因此，为非主要因素。

（4）测量二级气缸水平度为，0.02mm/m，小于标准值0.05mm/m，因此，为非主要因素。

（5）测量二级气缸的圆柱度为0.20mm，小于标准值0.50mm。因此，为非主要因素。

三、二级活塞环异常断裂原因及处理措施

1 故障原因

依据二级活塞环异常断裂原因排查，认为造成二级气缸活塞环异常断裂的主要原因是：活塞环质量有问题，活塞支撑环设计上存在缺陷。

因此，综上所述，造成二级气缸活塞环异常断裂的主要原因是：活塞环质量有问题，活塞支撑环设计上存在缺陷。活塞环只足够的硬度和耐磨性，没有足够的强度和韧性，加上活塞支撑环设计的缺陷，造成活塞往复运行时，活塞稳定性差，增加活塞环受力，最终导致了压缩机运行没有达到检修周期，活塞环异常断裂。

2 处理措施

（1）通过材料组，联系多年在天然气往复压缩机提供配件，并使用良好的生产厂家，设计、制造，并更换具有足够耐磨、又具有足够强度和韧性的活塞环。

（2）对活塞支撑环进行改造，活塞支撑环有原活塞弧长的1/3，改造为活塞长约1/2，并活塞上下都安装支撑环（图如）。

四、效果检查

二级活塞环、支撑环通过重新设计、改造，去年4月在5#压缩机安装试运，效果良好，机组运行声音正常，各项运行参数在规定范围内，机组振动较改造前偏小。今年9月份大修时检查，二级活塞环无异常断裂、磨损，确保了压缩机组安全平稳运行。

五、结束语

本文针对天然气四大队北压浅冷装置2DW型往复压缩机组，二级气缸活塞环异常断裂的问题，分析了该类型压缩机组二级气缸活塞环异常断裂原因，采取了有效的处理措施。处理后，该类型压缩机组二级活塞环无异常断裂、磨损，保障了该类型机组的安全平稳运行，为该装置的长周期安全平稳运行提供了可靠保证。

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