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4.1 往复式压缩机的故障类型与故障原 因4.1.1 压缩机热力参数异常及其故障原因
排气量降低 • 压缩机的各级吸气阀漏气 • 气缸内泄漏与外泄漏 • 吸气受阻 • 系统外泄漏 • 冷却器效率低 • 压缩机转速降低
吸、排气压力不正常 • 吸气压力低 • 吸气压力高 • 排气压力低 • 排气压力高 • 压力不稳定
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1.传递动力部分—曲轴、连杆、 十字头、活塞销、活塞等零部 件的故障。
2.气体的进出及其密封部分— 气缸、进气和排气阀门、弹簧、 阀片、活塞环、填料函及排气 量调节装置等部分的故障。
3.辅助部分—包括水、气、油 三路的各种冷却器、缓冲器、 分离器、油泵、安全阀及各种 管路系统方面的故障。
弹
簧
• 介质对弹簧表面腐蚀，产生麻点、凹坑，引起应力集中，加速
弹簧疲劳破坏
损
坏
• 材质不符合要求，弹簧的加工、热处理有缺陷
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4.1.2 压缩机主要零部件的机械故障
• 阀座密封面不平，表面粗糙度达不到要求
• 密封面被碰伤
• 阀片变形、破裂
气
• 阀隙通道有异物卡住
阀
断裂，不仅损坏活塞和气缸，而且还由于其它零部件的连锁性破坏，使易燃、易爆或有 毒气体向外泄漏，带来人员伤亡、生产装置毁坏等一系列严重事故。活塞杆发生断裂的 地方多数是在活塞连接处与十字头连接处，其原因一般是： （1）活塞杆的螺纹由于螺纹牙型圆角半径小，应力集中严重，容易在循环载荷下产生 裂纹和断裂。因此对大型压缩机须用滚压加工，用以消除应力集中。 （2）退刀槽、卸荷槽、螺纹表面的粗糙度达不到要求，容易产生表面裂纹。 （3）活塞杆的材质和热处理有问题，例如存在粗晶、魏氏体组织、偏析以及强度和塑 性不符合要求。 （4）连接螺纹松动或连接螺纹的预紧力不足。 （5）某一级因其他故障原因而严重超载。 （6）活塞杆跳动量过大。 （7）工艺气体腐蚀。
• 疲劳破坏——由于阀片承受着频繁的撞击载荷和弯曲交变载荷，阀片容易产
生疲劳破坏。
阀 • 阀片磨损——环状阀片与导向块工作面之间产生的摩擦磨损，可减弱阀片强
片
度，降低使用寿命。
损 • 阀片材料缺陷——材料夹渣、夹层、裂纹等缺陷引起阀片应力集中。
坏 • 介质腐蚀——压缩介质本身有腐蚀性或介质中含有水份，工作时冲刷阀片，
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曲轴断裂
曲轴承受较大的交变载荷和摩擦磨损，对疲劳强度和耐磨性要求较高。曲轴多数发生 拐臂处断裂，曲轴断裂的原因有：
（1）压缩机地基与电动机基础发生不均匀沉降，使联轴器严重不对中，曲轴承受巨 大的附加载荷。
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温度不正常 • 吸气过热 • 活塞杆过热 • 曲轴两端盖发热
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4.1.2 压缩机主要零部件的机械故障
气阀故障
往复式压缩机有60%以上的故障发生在气阀上，据某石化公司炼油厂对循环氢压缩 机的故障统计，气阀故障引起的停机次数占总停机次数的85%以上。气阀一旦发生故障， 马上影响压缩机的产气量，降低效率，浪费能源。阀件破损后碎块落入气缸，引起气 缸拉毛，活塞和活塞环损坏，带来更为严重的问题。
破坏阀片表面保护膜，在阀片局部地方出现腐蚀麻点和空洞，引起应力集中，
产生腐蚀疲劳破坏。
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4.1.2 压缩机主要零部件的机械故障
• 弹簧变形时与弹簧孔壁发生摩擦磨损，强度下降而断裂
气
• 弹簧从阀片全闭到全启，其载荷由预压缩力变化到最大压缩力，
阀
承受脉动循环载荷，引起疲劳破坏
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连杆螺栓断裂 连杆螺栓在工作时承受很大的交变载荷和几倍于活塞力的预紧力，因此对它不仅要求 具有足够的静强度，更重要的是要有较高的耐疲劳能力。对其结构形状、应力集中情 况和装配精度等方面都有严格要求。连杆螺栓断裂的原因有： （1）连杆螺栓拧得太紧或太松。拧得太紧，螺栓承受过大拉力而折断；宁得太松，工 作时螺母松动，连杆大头瓦在连杆体内晃动，螺栓承受过大的冲击力而折断。 （2）开口销折断引起连杆螺栓松动、断裂。 （3）连杆螺栓疲劳断裂。 （4）连杆螺栓的材质、锻压、热处理、加工、探伤和装配有问题。 （5）连杆大头瓦过热，活塞卡住或超负荷运转，连杆螺栓因承受过大应力而折断。 （6）运动部件出现故障，对连杆螺栓产生较大冲击载荷。 （7）长期使用达5000～8000小时，未对连杆螺栓进行磁粉探伤和残余变形测量。如果 螺栓有万分之一以上残余变形者均应报废。
往复式压缩机的故障种类虽多，但从反映故障状态的监测参数 （征兆参数）上可分为两大类：一类故障征兆表现在机器的热力参数 变化上，如机器的排气量变化，吸、排气压力变化，各部分温度变化 以及油路、水路故障所表现出来的热力参数变化。另一类故障征兆表 现在机器的动力性能参数变化上，如压缩机主要零部件的缺陷、磨损、 损坏和断裂故障所表现出来的机器振动和不正常声音，还有各种原因 引发的管道振动。
• 气体温度高，润滑油易变成碳渣卡住封面。石油气压缩机，
漏
温度和压力越高，聚合物积碳越严重，碳渣粘着在阀片和阀座
气
上，使气阀漏气
• 弹簧力过小
• 弹簧端面与轴线不垂直
• 阀座、阀片严重磨损
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活塞杆断裂 往复式压缩机的活塞杆断裂事故也较常见，据报导约占重大事故的25%左右，活塞杆
往复压缩机的故障类型 热力学参数异常 主要零部件故障 振动异常
示功图及阀片运动规律的测量与故障分析
气流压力脉动与管道振动
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压缩机故障一般都是在设计、制造、安装和操作中产生的问题。 曾有人对某化工厂使用的往复式压缩机故障率进行调查，发现属于设 计缺陷产生的故障仅占6%；属于零件制造质量低劣的故障占46%；属于 不遵守操作规程造成的故障占40%；属于安装检修质量不符合要求的故 障占8%。