压缩机活塞杆断裂失效分析及预防措施.pdf

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1、石油／化I通用机械t湖、GMinPetroleum＆Chemicallndustr)’压缩机活塞杆断裂失效分析及预防措施中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司炼油一厂(102500)王超李俊卿【摘要l莱装置两台原料气压缩机对天然气压缩升压，提供动力。该压缩机为对称平衡活塞往复式压缩机。因一级活塞杆断裂导致事故。现场发现一级活塞杆尾部断裂，活塞变形，十字头及打压体损坏，一级气缸、中体、曲轴箱破坏严重。通过对断裂活塞杆宏观观察、微观分析、化学成分、力学性能分析等，认定活塞杆断裂为材料疲劳断裂。得出结论：压缩机一级侧十字头销从十字头部位脱落但未完全脱出是导致此次压缩机事故的主要原因，未完

2、全脱出的十字头销反复撞击一级活塞杆尾部而导致活塞杆尾部发生疲劳断裂，断裂后的活塞杆受到十字头销撞击而飞出机体。并根据分析原因提出预防此类事故的措施。【关键词l往复式压缩机十字头活塞杆疲劳断裂失效分析一、前言某装置MB两台原料气压缩机为装置系统提供动力(原料气的主要成分为天然气)，原料气由1．OMPa原料气压缩至2．80MPa后经配气送至反应单元。该装置自2007年6月首次开工以来压缩机运行平稳，2010年4月装置大检修期间对两台压缩机组进行大修，检修后将压缩机B机开起，在运行过程中发生严重机组事故，压缩机机体损坏严重，曲轴箱、连杆和十字头等部件损坏，一级活塞杆尾部断裂，断裂活塞杆将

3、一级气缸缸盖撞碎，活塞杆飞出机体，活塞变形损坏严重。分析认定原料气压缩机一级侧十字头销从十字头部位脱落但未完全脱出是导致此次压缩机事故的主要原因，未完全脱出的十字头销反复撞击一级活塞杆尾部而导致活塞杆尾部发生疲劳断裂，断裂后的活塞杆受到十字头部位销撞击而飞出机体。委托中国机械工程协会失效分析分会对原料气压缩机B机活塞杆断裂进行失效分析，确定其断裂原因。根据此次压缩机事故原因分析，找出相应对策预防往复式压缩机发生此类的事故，具有一定的借鉴意义。=、压缩机故障情况1．原料气压缩机简介该原料气压缩机型号为2D40---36／11—33一BX，由沈阳气体压缩机厂制造，生产配置方式为“一开一

4、备”，为两级两列对称平衡式往复活塞压缩机。主要工作参数见表1。表1压缩机主要参数一级吸气压力／MPa0．90一级排气压力／MPa1．60二级排气压力／MPa2．70排气量／(m3／h)22887遵用卸麓2015年第2期～、ww．etjjx．【Olql、GM石油／化I通用机械lGMiIlPe1．olcltm&Ckmkallfldtlstn2．原料气升压简要流程原料气压缩机(K一4lOl，A、B)是该装置的关键设备，主要作用是为反应系统提供原料。装置外来的天然气和低分气在进装置混合后，进入原料气压缩机入口分液罐(D—4102)，分液罐出来后经原料气压缩机入口过滤器，进入压缩机入口缓冲罐

5、，然后进入压缩机一级缸压缩，出来后进入一级出口缓冲罐、一级出口冷却器、一级出口分液罐和二级入口缓冲罐，进入二级缸进行压缩，出来后进入二级出口缓冲罐，最后进入系统，如图l所示。图1原料升压流程3．压缩机故障过程、现象原料气压缩机B机在2010年4月装置停工大检修期间对其进行大修，装置开工时将其开起，试车运行较为平稳，其后切至A机运行，7]q8日将压缩机A机切至B机运行，但在机组B加至100％负荷后曲轴箱声音明显偏大，发现有异常声音随即切回A机。停机后对B机进行检查，对主要部件如主轴承紧固螺栓、十字头及部件检查未发现异常现像，检查运动部件间隙值均正常。为了查找曲轴箱振动大的原因，7月9

6、日再次切机，曲轴箱声音依旧偏大且判定异常声音来自曲轴箱内，再次进行停机检查。第二次主要检查了十字头及其部件，拆下十字头销，检查未见异常，小头衬套间隙也正常。在检查连接活塞杆与十字头的打压体锁紧螺母时发现松动，且锁紧螺母前后装反，对其进行了重新安装，对活塞杆其他部位也进行了检查，未发现异常。检查完成并重新组装，该机于7]I10日10：30开起，曲轴箱声音及振动正常，其他参数均正常。压缩机在运行1lh后突然发生事故，损坏较为严重，一级活塞杆撞缸飞出，一级气缸缸盖撞碎，活塞杆尾部断裂，一级活塞变形严重，十字头部件、连杆、曲轴箱、中体和气缸等均有不同程度的损44I-然e西t20要xc删om

7、2⋯111，徘期’Ⅵww．)牛弟2删坏，现场照片如图2、图3所示。图2断裂的一级活塞杆图3损坏的连杆压缩机事故发生后技术人员及时采集现场状况，导致一级活塞杆撞缸飞出的直接原因是活塞杆尾部的断裂，尾部断裂后十字头部位的分半止推环就不能将活塞杆与十字头打压体固定在一起，十字头部件对断裂的活塞杆产生巨大的冲击力，正是这种冲击力导致断裂后的活塞杆撞碎缸盖脱出机体。三、原料气压缩机一级活塞杆断裂失效原因分析1．活塞杆受力分析活塞杆在往复压缩机中是连接活塞和十字头的构件，活塞杆与