【壓縮機網】一、前言
1.1 壓縮機主要技術規范
a.排氣量(吸入狀態) 5.25 m3/min
b.吸氣壓力 2.35/5.1 MPaG
c.排氣壓力 5.1/10.8 MPaG
d.吸氣溫度 40/40 ℃
e.排氣溫度 119/117 ℃
f.潤滑油壓力 0.35～0.4 MPaG
g.壓縮機轉速 372 r/min
h.活塞行程 280 mm
i.氣缸直徑 φ220/160 mm
j.軸功率 445 kW
k.介質 氫氣、甲烷等
1.2 壓縮機相關部件主要結構特征
活塞與活塞桿
一級活塞桿材料為17-4PH，二級活塞與活塞桿為一體式結構，材料為17-4PH。活塞桿與填料摩擦部位表面進行碳化鎢處理，其表面硬度大于HRC65。活塞與活塞桿采用超級螺母連接，超級螺母中單個螺釘額定緊固轉矩為49N.M。
十字頭
十字頭為雙側圓筒型分體組合式結構，十字頭體和上下兩個可拆卸的滑履采用楔槽定位，并借助螺釘連接成一體。滑履與十字頭之間裝有調整墊片，由于機身兩側十字頭的側向力方向相反，為保證十字頭與活塞桿運行的同心，制造廠組裝時，已將受力相反的十字頭與滑履間墊片數量進行調整，用戶在安裝檢修時，不應隨意調換十字頭和增減墊片。十字頭是由ZG230-450制成，上下滑履材料為20號鋼，承壓表面掛有軸承合金，并開有油槽以利于潤滑油的分布。十字頭銷為直銷型式，固定于十字頭銷孔中，銷體內分布軸向和徑向油孔，用于潤滑油的輸送。
液壓連接緊固裝置是用于活塞桿與十字頭體的連接，主要由連接裝置和緊固裝置兩部分組成。其工作原理為：通過連接緊固裝置，將活塞桿與十字頭進行連接后，用本產品隨機所帶的手動超高壓油泵，將150MPa壓力的油注入緊固裝置中的壓力體中，利用液體不可壓縮的性質推動環形活塞，迫使活塞桿尾部產生彈性拉伸變形，再將鎖緊螺母鎖定后，將油泄壓，即可達到連接所需的預緊力。連接打壓過程中應注意：油泵壓力不得超過150MPa，緊固的全過程需經三次才能完成，每次間隔1小時，每次緊固的方法均相同。液壓連接緊固裝置具體操作方法見活塞安裝部分中有關內容。
二、故障過程
2020年4月2日上午約9:00時，柴油加氫裝置K-101A往復式壓縮機機組按照正常程序由檢修單位進行更換填料總成，4月2日晚上約20：30組裝完畢。4月3日上午約10:00試車，運行至當天23:30氣缸振動突然增大，4月4日凌晨約02:30振動報警，切機。4月4日早上8:30檢查振動原因。檢查發現：
（1）壓縮機二級活塞外側止點間隙：0.60mm，通過數據確認活塞桿與十字頭連接已松動，初步判斷活塞在停機惰轉運行過程中未撞缸；
（2）壓縮級二級填料函處活塞桿徑向跳動：水平0.01mm，垂直0.02mm，初步判斷活塞桿未受到過大的軸向壓縮變形；
（3）壓縮機二級活塞桿與十字頭連接液壓螺母，鎖緊螺母松動，松動后因運行時的往復慣性振動使螺母與打壓體螺紋產生沖擊，致使螺紋斷裂滑扣，已經不能按照正常方法拆卸出來；
（4）壓縮機一級二級氣缸與中體連接法蘭螺栓，檢查中體與曲軸箱連接法蘭螺栓，無明顯松動，進一步確認活塞未達到撞缸程度；
（5）一級活塞桿與十字頭連接液壓上緊螺母，未見異常；
4月4日下午現場經各部門相互溝通，結合現場，經HSE部現場檢查確認，開具動火票、動設備對動火部位做好防火措施。用角磨機及電鉆將液壓上緊外螺母切斷拆卸。4月4日晚20:00動設備將液壓鎖緊螺母切開，隨后拆卸液壓上緊裝置，檢查活塞桿與十字頭連接螺母，沒有螺紋磨損與斷裂；拆卸活塞桿，檢查活塞及活塞桿，十字頭內螺紋，無損傷，最終確認活塞未與缸頭相沖擊。4月5日清理十字頭滑道雜物，修復十字頭平面被液壓螺母磕碰的部位，研磨各部配合面，達到回裝條件。按照規定要求，現場在運行部工程師及設備中心工程師逐級監督確認下，約23:30回裝完畢。4月6日上午9：00空負荷試車1小時，無異常。
三、原因分析
分析活塞桿與十字頭連接液壓螺母安裝規范與技術要求。
A.液壓螺母安裝調整細節步驟如下：
（1）將壓力體、密封圈、環形活塞、鎖緊螺母組裝后裝入活塞桿尾部與活塞桿臺肩靠緊，并將鎖緊螺母退至與環形活塞平齊位置。
（2）將調節圈旋入內螺母上，使其徑向孔對準內螺母上任一螺孔，并擰入螺釘裝于活塞桿尾部。
（3）將止推圈(兩半)裝在活塞桿尾部外端，用拉緊彈簧箍住。
（4）盤車使十字頭移動將活塞桿尾部引入十字頭頸部內，用棒扳手擰動調節圈使內螺母旋入十字頭螺紋孔內，直至調節圈與十字頭頸部端面接觸，然后將鎖緊螺母旋緊至十字頭頸部端面。連接過程中應防止活塞轉動。
（5）盤動壓縮機，分別用壓鉛法測量前后止點間隙，其數值應符合“壓縮機主要配合部位裝配間隙表”中的規定。
（6）當前后止點間隙偏差較大時，應重新進行調整，旋松鎖緊螺母，旋出定位螺圈，拆卸定位螺圈上的螺釘，按需要的調整方向調整調節圈，使其開口對準另一螺孔重新擰入螺釘，再次將定位螺圈及鎖緊螺母旋緊，并測量活塞止點間隙，可重復調整直至止點間隙符合規定。
（7）活塞前后止點間隙合格后，應退出鎖緊螺母，將定位螺圈上螺釘拆卸涂上厭氧膠后擰入，最后旋緊鎖緊螺母。
B.液壓緊固步驟：
（1） 將手動超高壓油泵的軟管與壓力體上G1/4＂接口相連。
（2）掀動油泵手柄，使油泵壓力升至150MPa（不得超過此壓力值），在油壓作用下環形活塞和壓力體分別壓向定位螺圈和活塞桿肩部，迫使活塞桿尾部發生彈性伸長變形，此時鎖緊螺母與十字頭頸部分開，再次用棒扳手旋緊鎖緊螺母，緊固時可用小錘輕輕敲擊棒扳手，以保證鎖緊螺母與十字頭頸部端面接觸貼實，然后卸壓，即完成第一次液壓緊固。
（3）第一次液壓緊固完成后，活塞桿尾部應在初始伸長狀態下保持1小時，再進行第二次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進行。
（4）第二次液壓緊固完成后，活塞桿在繼續伸長狀態下保持1小時后，再進行第三次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進行。卸壓后即完成液壓緊固工作，全部完畢可投入使用。
通過對液壓螺母安裝技術資料的學習，可能導致活塞桿與十字頭連接松動可能導致的主要原因有以下幾點：
（1）液壓上緊裝置的鎖緊螺母是細牙螺紋且旋合精度較高的零件，頻繁拆裝可能會造成微小磕碰，在檢修裝配中，若檢查不仔細，會存在打壓到規定值，但承壓面積小，運行中振動松脫的隱患，并且壓力體中有橡膠密封圈，會存在老化現象；
（2）進行上緊的手動打壓泵所配壓力表，表盤有MPa和PSI兩圈刻度，可能會存在識別誤讀，打壓未到規定值；
（3）打壓次數未按照規定打壓三次，每次間隔1小時，時效處理，導致活塞桿伸長量未到設定值。
結合現場對各個可能會造成液壓螺母松動的原因進行梳理：
（1）液壓螺母組件安裝前清洗徹底，多人檢查仔細，沒有毛刺，不是松動原因；
（2）打壓泵表頭表盤有MPa和PSI兩圈刻度，在當時打壓時兩人已反復確認，不是松動原因；
（3）依照液壓螺母打壓規范，應當打壓三次，每次間隔1小時，時效處理，才能使活塞桿伸長量達到設定值；但實際情況是，檢修人員溝通不到位，只打壓了兩次，且每次間隔時間30分鐘，未按照技術規范要求進行，是這次液壓螺母松動的主要原因。
為驗證液壓螺母打壓三次對活塞桿伸長量的影響，在更換液壓螺母新組件時，利用磁力表座百分表監測每次測量活塞桿尾部打壓伸長量數據及時效處理時間統計如下：
從現場打壓統計表可以看出，打壓次數缺失及時效處理時間不足對于連接松動有重大影響。進而最終判定本次檢修操作未按技術要求施工，打壓次數不夠，且時效處理時間不足，是導致這次設備故障的原因。通過此次設備故障，使檢修人員認識到質量關鍵點嚴格遵守技術要求的重要性。
參考文獻
【1】壓縮機安裝使用說明書-沈陽遠大壓縮機有限公司
【2】活塞式壓縮機檢修規程（SHS 01020-2009）
【4】GB 50275-2010 風機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規范
【5】JBT 9105-2013 大型往復活塞壓縮機技術條件
來源：本站原創
1.1 壓縮機主要技術規范
a.排氣量(吸入狀態) 5.25 m3/min
b.吸氣壓力 2.35/5.1 MPaG
c.排氣壓力 5.1/10.8 MPaG
d.吸氣溫度 40/40 ℃
e.排氣溫度 119/117 ℃
f.潤滑油壓力 0.35～0.4 MPaG
g.壓縮機轉速 372 r/min
h.活塞行程 280 mm
i.氣缸直徑 φ220/160 mm
j.軸功率 445 kW
k.介質 氫氣、甲烷等
1.2 壓縮機相關部件主要結構特征
活塞與活塞桿
一級活塞桿材料為17-4PH，二級活塞與活塞桿為一體式結構，材料為17-4PH。活塞桿與填料摩擦部位表面進行碳化鎢處理，其表面硬度大于HRC65。活塞與活塞桿采用超級螺母連接，超級螺母中單個螺釘額定緊固轉矩為49N.M。
十字頭
十字頭為雙側圓筒型分體組合式結構，十字頭體和上下兩個可拆卸的滑履采用楔槽定位，并借助螺釘連接成一體。滑履與十字頭之間裝有調整墊片，由于機身兩側十字頭的側向力方向相反，為保證十字頭與活塞桿運行的同心，制造廠組裝時，已將受力相反的十字頭與滑履間墊片數量進行調整，用戶在安裝檢修時，不應隨意調換十字頭和增減墊片。十字頭是由ZG230-450制成，上下滑履材料為20號鋼，承壓表面掛有軸承合金，并開有油槽以利于潤滑油的分布。十字頭銷為直銷型式，固定于十字頭銷孔中，銷體內分布軸向和徑向油孔，用于潤滑油的輸送。
液壓連接緊固裝置是用于活塞桿與十字頭體的連接，主要由連接裝置和緊固裝置兩部分組成。其工作原理為：通過連接緊固裝置，將活塞桿與十字頭進行連接后，用本產品隨機所帶的手動超高壓油泵，將150MPa壓力的油注入緊固裝置中的壓力體中，利用液體不可壓縮的性質推動環形活塞，迫使活塞桿尾部產生彈性拉伸變形，再將鎖緊螺母鎖定后，將油泄壓，即可達到連接所需的預緊力。連接打壓過程中應注意：油泵壓力不得超過150MPa，緊固的全過程需經三次才能完成，每次間隔1小時，每次緊固的方法均相同。液壓連接緊固裝置具體操作方法見活塞安裝部分中有關內容。
二、故障過程
2020年4月2日上午約9:00時，柴油加氫裝置K-101A往復式壓縮機機組按照正常程序由檢修單位進行更換填料總成，4月2日晚上約20：30組裝完畢。4月3日上午約10:00試車，運行至當天23:30氣缸振動突然增大，4月4日凌晨約02:30振動報警，切機。4月4日早上8:30檢查振動原因。檢查發現：
（1）壓縮機二級活塞外側止點間隙：0.60mm，通過數據確認活塞桿與十字頭連接已松動，初步判斷活塞在停機惰轉運行過程中未撞缸；
（2）壓縮級二級填料函處活塞桿徑向跳動：水平0.01mm，垂直0.02mm，初步判斷活塞桿未受到過大的軸向壓縮變形；
（3）壓縮機二級活塞桿與十字頭連接液壓螺母，鎖緊螺母松動，松動后因運行時的往復慣性振動使螺母與打壓體螺紋產生沖擊，致使螺紋斷裂滑扣，已經不能按照正常方法拆卸出來；
（4）壓縮機一級二級氣缸與中體連接法蘭螺栓，檢查中體與曲軸箱連接法蘭螺栓，無明顯松動，進一步確認活塞未達到撞缸程度；
（5）一級活塞桿與十字頭連接液壓上緊螺母，未見異常；
4月4日下午現場經各部門相互溝通，結合現場，經HSE部現場檢查確認，開具動火票、動設備對動火部位做好防火措施。用角磨機及電鉆將液壓上緊外螺母切斷拆卸。4月4日晚20:00動設備將液壓鎖緊螺母切開，隨后拆卸液壓上緊裝置，檢查活塞桿與十字頭連接螺母，沒有螺紋磨損與斷裂；拆卸活塞桿，檢查活塞及活塞桿，十字頭內螺紋，無損傷，最終確認活塞未與缸頭相沖擊。4月5日清理十字頭滑道雜物，修復十字頭平面被液壓螺母磕碰的部位，研磨各部配合面，達到回裝條件。按照規定要求，現場在運行部工程師及設備中心工程師逐級監督確認下，約23:30回裝完畢。4月6日上午9：00空負荷試車1小時，無異常。
三、原因分析
分析活塞桿與十字頭連接液壓螺母安裝規范與技術要求。
A.液壓螺母安裝調整細節步驟如下：
（1）將壓力體、密封圈、環形活塞、鎖緊螺母組裝后裝入活塞桿尾部與活塞桿臺肩靠緊，并將鎖緊螺母退至與環形活塞平齊位置。
（2）將調節圈旋入內螺母上，使其徑向孔對準內螺母上任一螺孔，并擰入螺釘裝于活塞桿尾部。
（3）將止推圈(兩半)裝在活塞桿尾部外端，用拉緊彈簧箍住。
（4）盤車使十字頭移動將活塞桿尾部引入十字頭頸部內，用棒扳手擰動調節圈使內螺母旋入十字頭螺紋孔內，直至調節圈與十字頭頸部端面接觸，然后將鎖緊螺母旋緊至十字頭頸部端面。連接過程中應防止活塞轉動。
（5）盤動壓縮機，分別用壓鉛法測量前后止點間隙，其數值應符合“壓縮機主要配合部位裝配間隙表”中的規定。
（6）當前后止點間隙偏差較大時，應重新進行調整，旋松鎖緊螺母，旋出定位螺圈，拆卸定位螺圈上的螺釘，按需要的調整方向調整調節圈，使其開口對準另一螺孔重新擰入螺釘，再次將定位螺圈及鎖緊螺母旋緊，并測量活塞止點間隙，可重復調整直至止點間隙符合規定。
（7）活塞前后止點間隙合格后，應退出鎖緊螺母，將定位螺圈上螺釘拆卸涂上厭氧膠后擰入，最后旋緊鎖緊螺母。
B.液壓緊固步驟：
（1） 將手動超高壓油泵的軟管與壓力體上G1/4＂接口相連。
（2）掀動油泵手柄，使油泵壓力升至150MPa（不得超過此壓力值），在油壓作用下環形活塞和壓力體分別壓向定位螺圈和活塞桿肩部，迫使活塞桿尾部發生彈性伸長變形，此時鎖緊螺母與十字頭頸部分開，再次用棒扳手旋緊鎖緊螺母，緊固時可用小錘輕輕敲擊棒扳手，以保證鎖緊螺母與十字頭頸部端面接觸貼實，然后卸壓，即完成第一次液壓緊固。
（3）第一次液壓緊固完成后，活塞桿尾部應在初始伸長狀態下保持1小時，再進行第二次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進行。
（4）第二次液壓緊固完成后，活塞桿在繼續伸長狀態下保持1小時后，再進行第三次液壓緊固。仍以150MPa壓力與第一次相同方法進行。卸壓后即完成液壓緊固工作，全部完畢可投入使用。
通過對液壓螺母安裝技術資料的學習，可能導致活塞桿與十字頭連接松動可能導致的主要原因有以下幾點：
（1）液壓上緊裝置的鎖緊螺母是細牙螺紋且旋合精度較高的零件，頻繁拆裝可能會造成微小磕碰，在檢修裝配中，若檢查不仔細，會存在打壓到規定值，但承壓面積小，運行中振動松脫的隱患，并且壓力體中有橡膠密封圈，會存在老化現象；
（2）進行上緊的手動打壓泵所配壓力表，表盤有MPa和PSI兩圈刻度，可能會存在識別誤讀，打壓未到規定值；
（3）打壓次數未按照規定打壓三次，每次間隔1小時，時效處理，導致活塞桿伸長量未到設定值。
結合現場對各個可能會造成液壓螺母松動的原因進行梳理：
（1）液壓螺母組件安裝前清洗徹底，多人檢查仔細，沒有毛刺，不是松動原因；
（2）打壓泵表頭表盤有MPa和PSI兩圈刻度，在當時打壓時兩人已反復確認，不是松動原因；
（3）依照液壓螺母打壓規范，應當打壓三次，每次間隔1小時，時效處理，才能使活塞桿伸長量達到設定值；但實際情況是，檢修人員溝通不到位，只打壓了兩次，且每次間隔時間30分鐘，未按照技術規范要求進行，是這次液壓螺母松動的主要原因。
為驗證液壓螺母打壓三次對活塞桿伸長量的影響，在更換液壓螺母新組件時，利用磁力表座百分表監測每次測量活塞桿尾部打壓伸長量數據及時效處理時間統計如下：
從現場打壓統計表可以看出，打壓次數缺失及時效處理時間不足對于連接松動有重大影響。進而最終判定本次檢修操作未按技術要求施工，打壓次數不夠，且時效處理時間不足，是導致這次設備故障的原因。通過此次設備故障，使檢修人員認識到質量關鍵點嚴格遵守技術要求的重要性。
參考文獻
【1】壓縮機安裝使用說明書-沈陽遠大壓縮機有限公司
【2】活塞式壓縮機檢修規程（SHS 01020-2009）
【4】GB 50275-2010 風機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規范
【5】JBT 9105-2013 大型往復活塞壓縮機技術條件
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