1、往复式天然气压缩机 基本机构及常见故障分析,一、往复式压缩机简介 二、往复式压缩机基本构造 三、往复式压缩机工艺系统流程 四、往复式压缩机常见故障分析,目录,往复式压缩机简介,往复式压缩机简介,当曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，顶开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到上止点位置为止，排气阀关闭。当
2、活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，曲轴旋转一周，活塞往复一次，实现包括膨胀、吸气、压缩和排气四个过程的工作循环，从而不断吸入、压缩并排出气体。,往复式压缩机基本构造,往复式压缩机基本构造,传动机构：传动系统是曲柄连杆机构，由电机、发动机通过皮带或联轴器带动曲轴旋转，连杆的大头装在曲轴上，其小头与十字头相连，因而，曲轴通过连杆带动十字头在滑道内作往复运动，再由十字头带动活塞组件在气缸内作往复运动。工作部件：工作部件包括气缸、气阀、活塞组件及填料等。气缸的内表面与活塞工作端面所形成的空间是实现气体压缩的工作腔。气阀是装在气缸上控制气体作单向流动的，吸气阀只能吸气，排气阀只能排气。气阀的启
3、动动作主要由缸内外压力差及气阀弹簧控制。活塞在气缸内作往复运动时，使工作腔的容积作周期变化，它与吸、排气阀的启动动作相配合，实现包括膨胀、吸气、压缩和排气四个过程的工作循环，从而不断吸入、压缩并排出气体。,辅助系统：润滑、冷却及调节系统。 润滑系统由两部分组成（1）靠齿轮泵循环供油实现对曲轴、连杆等运动部件的润滑；（2）通过注油系统实现对气缸、填料等部件的润滑 冷却系统主要包括润滑油的冷却、工艺气系统的冷却以及压缩机气缸的冷却（水冷气缸） 调节系统通常是通过调节阀的开度实现机组压力及出口流量的调节,往复式压缩机基本构造,往复式压缩机内部结构图,活塞杆 piston rod,连杆 connect
4、ing rod,曲轴箱 crankcase,十字头 crosshead,Piston 活塞,Suction valve 进气阀,Discharge valve 排气阀,variable volume clearance pocket可调余隙装置,HEAD END CLEARANCE- HE,压缩机机身 compressor frame,压缩机曲轴、连杆 、十字头 compressor crankshaft、connecting rod and crosshead,压缩机中体 compressor crosshead guide,压缩机气缸 compressor guide,压缩机曲轴 comp
5、ressor crankshaft,曲轴是往复式压缩机的重要零件之一。它负担传递原动机的驱动功率，并承受多种交变复合作用力。 曲轴是重型锻钢制成的整体，在压缩机运行速度范围内，避免了扭转临界速度。对于每一个压缩机气缸，有一个单独的曲拐带动连杆运行。在曲轴里从主轴颈到邻近的连杆轴颈钻有油孔，以便使润滑油从主轴承处压送到连杆轴承。,连杆轴颈,主轴颈,压缩机连杆 compressor connecting rod assembly,连杆的作用是将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动。连杆由连杆体、小头和大头三部分组成。连杆采用铸钢制造,内有油道以使润滑油进入十字头销衬套内,连杆大头和压缩机曲轴连接，小
6、头和十字头销连接。连杆衬套上有一个孔，此孔和连杆孔要对中，以保证此孔通过足够的润滑油润滑十字头。,压缩机十字头 compressor crosshead assembly,十字头是连接连杆和活塞的连接件，具有导向传力的作用。压缩机十字头是钢性，呈一方箱形，具有可拆卸的上下滑块，十字头销是浮动的，十字头销将连杆小头和十字头连接到一起。压缩机的活塞杆拧入十字头并由十字头螺母锁紧,上滑板,下滑板,十字头销,十字头螺母,压缩机连杆、十字头及活塞连接图 compressor connecting rod、crosshead and piston connecting drawing,压缩机活塞环、填料
7、compressor piston ring and seal packing,活塞环用以密封气缸内的高压气体，防止其从活塞 和气缸之间的间隙中泄漏。支撑环对活塞起到支撑 和导向的作用。活塞环的泄漏会引起排气量的下降 和温度的上升。 活塞杆填料主要用来密封气缸座与活塞杆之间的 间隙，防止气体沿活塞杆方向泄漏。 填料的泄漏会造成：排气量下降；易燃易爆气体外 泄引发危险；有毒气体污染环境，危及人身安全； 工作介质进入曲轴箱污染润滑油，引起润滑油的闪 点降低及损坏主轴瓦和连杆瓦。,压缩机活塞环 compressor piston ring,压缩机填料 compressor seal packing,
8、压缩机气阀 compressor valve,压缩机的气阀在进气和排气通道中对气缸孔起一个单向阀的作用。阀组是通过阀的差压而打开。在排气冲程中，进气阀关闭，以阻止气体倒流入进气通道，排气阀打开，把气体排出气缸，而在吸气冲程中，排气阀关闭，以阻止在排气通道中的气体返回气缸。,压缩机润滑系统 compressor lubricant system,1.润滑油的作用： 减小运动部件的摩擦，延长零件使用寿命 带走摩擦热量，冷却摩擦表面，保持正常配合间隙 和机械密封结构相结合，起到一定的密封作用 防止零件表面锈蚀 吸收摩擦产生的热量 带走磨屑，清洗摩擦表面,压缩机润滑系统 compressor lubr
9、icant system,2.润滑系统的组成： 预/后润滑系统 曲轴连杆润滑系统 强制润滑系统,压缩机润滑系统 compressor lubricant system,压缩机预/后润滑系统：compressor pre/post lubricant system预润滑系统主要在压缩机未启动前，对曲轴主轴承、连杆、十字头等进行预润滑，保证压缩机能在启动过程中正常工作。该系统主要由电机带动预润滑泵，除齿轮外的其余部件和曲轴连杆润滑系统共用。后润滑系统则是当机组停机后，对压缩机对曲轴主轴承、连杆、十字头等进行一定时间的后润滑。整个流程与预润滑系统一致。,压缩机润滑系统 compressor lubr
10、icant system,曲轴连杆润滑系统：曲轴连杆润滑系统主要为曲轴主轴承、各连杆轴承、十字头和轴销提供润滑。主要有：润滑油箱、粗过滤器、内啮合齿轮油泵、温控阀、润滑油冷却器、精过滤器、油管、油压表和油压传感器等,压缩机润滑系统 compressor lubricant system,压缩机润滑系统 compressor lubricant system,强制润滑系统 force lubricant system：气缸润滑系统：主要为各级气缸注入适量润滑油。即通过主油泵、分配器分时定量的为各气缸提供所需润滑油。其主要组成部件：单向阀、油管、柱塞泵、安全阀、无油流指示器、分配器及各管路接头。
11、填料函润滑系统：润滑油流过活塞杆、填料函系统，既可润滑活塞杆，又可增强填料的密封作用。该系统的主要组成部件与气缸润滑系统公用，只是润滑油由分配器的专用输出口供给，且用过的润滑油由刮油环收集。,压缩机润滑系统 compressor lubricant system,压缩机排气量调节 compressor capacity control,排气量调节的方法主要由转速调节、管路旁通调节、余隙容积调节。1、转速调节和间歇停机由可变的驱动机驱动的压缩机，可以连续改变转速来调节排量。如天然气发动机、内燃机等。但由不可变速的交流电机驱动时则采用间歇停机的方法。停车后可不消耗动力，但是频繁的启动与停机使机器的
12、工作条件变坏，一般只适用于微型压缩机或空压机站。2、管路回流调节回流调节即吸、排管连通调节。在旁通管路上安装阀门，当需要降低压缩机的供气量时，打开旁通管路上的阀门，一部分或全部排出的气体便又回到吸气管路中，这样就达到了排气量调节的目的。,压缩机排气量调节 compressor capacity control,3、余隙容积调节每台压缩机都有固定的余隙容积。辅助容积就是再增设一辅助余隙容积（余隙阀VVCP），调节时把补充余隙容积与原来的余隙容积接通，使余隙容积增大，吸气量降低，达到排气量调节的目的。,压缩机工艺气系统流程,压缩机工艺气系统流程,压缩机空载运行： 在空载运行时，加载阀处于打开状态，
13、此时压缩机并未向下游管线输送天然气，只是在压缩机内部进行回流，机组转速低，处于怠速运行状态。 压缩机加载运行： 在加载运行时，加载阀处于关闭状态，此时压缩机向下游管线输送天然气，这时就需要机组提高转速，处于高速高负荷的情况下运行。,压缩机工艺气系统流程,压缩机工艺气系统流程,压缩机在不同工况下阀位状态,压缩机工艺气系统流程,压缩机在运行过程中，一般处于高温高压的状态下，所以必要的保护装置对压缩机的安全平稳运行十分的重要。常见的保护装置有：,AS,捕雾器,手动排放阀,自动排放阀,液位控制器,高液位停车,观察镜,由于天然气的组份中含有一定量的水份，所以在进入压缩机气缸前必须将这部分水分过滤。洗涤罐
14、内安装有捕雾气，可以过滤天然气中的水份。 在洗涤罐上安装有液位控制器、高液位停车、自动排污、手动排污等装置。,洗涤罐,1.自动排污装置,压缩机工艺气系统流程,压缩机工艺气系统流程,2、润滑油温度传感器/润滑油压力变送器,润滑油温度的高低直接影响了机组的运行工况。如果润滑油温度偏高，则润滑油的粘度降低，润滑油无法再各运动部件之间形成油膜；温度偏低，则润滑油粘度大，润滑油流动性能差，油泵的输送性能差，同样也无法起到良好的润滑作用。 润滑油压力必须足以克服各管道的阻力，才能将润滑油可靠的供应到所需要的各个地方去。润滑油压力对于运动部件的润滑状况影响较大，过高、过低都会引起配合件，特别是主轴瓦、连杆瓦
15、及铜套润滑，冷却效果不良，造成剧烈磨损，甚至烧坏轴瓦等严重事故,3、压缩机气缸监测装置,仪表和保护装置,填料温度传感器,主要包括：进气压力变送器、进气温度传感器、排气压力变送器、排气温度传感器，填料温度传感器。 这些装置时刻对压缩机进出口天然气的温度、压力进行监测，保证机组在正常的工况下安全平稳运行。,压缩机工艺气系统流程,4.震动开关,监测机组在不同工况下的震动情况，如果震动大，机组立即停机。 常用的震动传感器为MURPHY公司的VS2型。,压缩机工艺气系统流程,5、润滑油液位控制器,润滑油液位控制器有两个功能 （1）监测压缩机曲轴箱内润滑油的液位，如果液位降低，该控制器内的补油口打开，使得
16、高位油箱的润滑油补充到压缩机曲轴箱内 （2）如果压缩机曲轴箱内的润滑油过低，则发送信号到PLC，使得机组停机,压缩机工艺气系统流程,压缩机常见故障分析,压缩机常见故障分析,往复式压缩机一般常年在高速、高负荷的情况下运行，因此极易发生各种运动部件的损坏。其中气阀、填料、活塞环是往复式压缩机组三大易损件。同时因润滑油的选型或油品发生改变造成其他部件的损坏的故障率也极高。,压缩机常见故障分析,一、气阀失效分析气阀是根据特定的工况进行专门设计的，只有在设计的工况范围内工作时，才能够最佳运行。气阀损坏主要是由液击、杂物、粉尘引起的。最易损坏的部件是阀片和弹簧。,气阀阀片损坏部位,压缩机常见故障分析,气阀
17、密封面损坏,压缩机常见故障分析,注意事项： 1、确认系统、管路、气缸等已吹扫干净。 2、气阀垫片是否需要更换。 3、进、排气阀不能装错。 4、气阀阀套必须安装到位，再将阀盖紧固螺栓对角拧到规定的扭矩。 5、阀盖密封圈是否需要更换。 6、装配后要进行试压。 7、随时注意观察机组各级进、排气温度，一旦发现异常，立即停机检修,压缩机常见故障分析,二、润滑油失效 润滑油的失效主要原因： 1.润滑油内进入冷却液 2.润滑油受到污染，因外来物或天然气中的硫化氢造成润滑油变质 3.润滑油选型不合适 4.其他原因，如：加入曲轴箱润滑油量偏少等,压缩机常见故障分析,润滑油内进入冷却液,进入冷却液的润滑油,如果润
18、滑油里进入冷却液, 机油的润滑作用降低,就会造成机组的运动部件的异常磨损，如曲轴轴瓦、连杆瓦等,甚至造成严重的机械事故,压缩机常见故障分析,主轴瓦异常磨损,严重磨损的连杆小头衬套,压缩机常见故障分析,注意事项： 1、机组在运行过程中随时观察润滑油压力、润滑油温度，一旦发现异常立即停机检查 2、机组在运行过程中随时检查润滑油液位是否正常，如发现润滑油液位计视窗内出现油水分层，立即停机处理 3、定期更换润滑油并对润滑油进行取样分析,压缩机常见故障分析,三、填料的失效：填料失效后会造成天然气沿着活塞杆泄漏，从而造成：排气量下降；工作介质进入曲轴箱污染润滑油，引起润滑油的闪点降低及损坏主轴瓦和连杆瓦；
19、机组排气温度高活塞杆拉伤,压缩机常见故障分析,异常磨损的填料,活塞杆磨损,压缩机常见故障分析,注意事项： 1、定期检查填料的润滑情况，并根据实际情况调整填料的注油量 2、根据现场的天然气组份情况，增加适当的过滤分离装置，减少天然气中的灰尘等杂质 3、如采用水冷却方式的填料，必须检查冷却液的冷却效果，否则极易造成活塞杆的异常磨损,压缩机常见故障分析,四、活塞环失效活塞环的失效会引起排气量的下降、温度的上升。如果活塞环长期失效，造成活塞与气缸发生磨损，造成拉缸。,压缩机常见故障分析,磨损气缸,磨损的活塞,失效的活塞环,压缩机常见故障分析,注意事项： 1、定期检查活塞环与活塞的底部间隙，如果该间隙变
20、小到极限值，则必须更换活塞环 2、检查汽缸壁的润滑情况，并适当调整注油量 3、随时观察机组各级的排气温度，一旦发现排气温度升高，及时排查原因。,压缩机常见故障分析,五、运动部件压缩机的运动部件主要包括曲轴、连杆、十字头、活塞等。这些部件当机组工况发生改变（如进气压力、机组负荷等）、配合间隙不合适或紧固部件松动后极易造成这些运动部件的损坏。然而这些运动部件一旦发生损坏就是非常严重的机械事故，甚至造成人员的伤亡。,压缩机常见故障分析,十字头断裂造成活塞杆弯曲,断裂的十字头,压缩机常见故障分析,活塞固定螺栓松动造成活塞损坏,机组负荷发生改变后造成连杆等损坏,压缩机常见故障分析,注意事项： 1、加强机
21、组的日常巡检力度，一旦发现机组存在异常震动或声音时，立即停机检查 2、按照机组操作说明书维护保养规定，及时对机组进行操作维护保养，对保养过程中发现的问题及时处理 3、对机组的运动部件的配合间隙及紧固部件按照说明书的规定定期检查。,往复式压缩机故障诊断,往复式压缩机故障诊断,表一： 压缩机机身故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表一：压缩机机身故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表二：润滑油系统故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表二：润滑油系统故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表二：润滑油系统故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表三：气缸部分故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表三：气缸部分故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表三：气缸部分故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表三：气缸部分故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表三：气缸部分故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表三：气缸部分故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表三：气缸部分故障寻查,往复式压缩机故障诊断,表五: 通常故障的寻查,往复式压缩机故障诊断,表五: 通常故障的寻查,往复式压缩机故障诊断,表五: 通常故障的寻查,往复式压缩机故障诊断,表五: 通常故障的寻查,往复式压缩机故障诊断,表五: 通常故障的寻查,往复式压缩机故障诊断,表五: 通常故障的寻查,
