活塞压缩机排气温度故障诊断与解决对策

陈志强 钟国华 李璐

摘 要 活塞压缩机运转过程中出现排气温度过高的情况时，往往因操作者的不够重视而引起设备更加严重的损害，对工艺生产造成严重的影响。所以，操作者应在日常巡检过程中密切监测设备运转情况，如出现异常，应及时排查，杜绝隐患。同时应按设备使用说明书中的要求对设备定期进行维护、检修，根据零部件寿命定期更换必要的易损件，以保证设备安全、稳定的运行。

关键词 活塞压缩机 排气温度 定期维护 运行安全

中图分类号：TH457文献标识码：A

1活塞压缩机的工作原理

当曲轴旋转时，通过连杆及十字头的传动，活塞在气缸内做往复运动。压缩机的一个工作循环式由膨胀、吸入、压缩和排出4个阶段组成的。（1）膨胀：当活塞向一侧运动时，气缸的容积增大，压力下降，残留在气缸余隙腔内的气体不断膨胀;（2）吸入：当气缸内压力降低至小于气缸进气腔的压力时，进气侧的气体推开吸气阀进入气缸。随着活塞继续运动，进气管道中的气体继续进入气缸，直至活塞运动至止点为止;（3）压缩：当活塞向另一侧运动时，气缸內的容积逐渐缩小，气体进入了压缩过程。因吸气阀均有止逆作用，气缸内的气体无法回流至进气管道中，排气管道中的气体也无法回流气缸内。因此气缸内的气体质量保持不变，活塞继续运动，缩小了气缸内的容积，使气体的压力不断升高;（4）排出：当气缸内的压力高于气缸排气腔的压力时，气缸内的气体推开排气阀。随着活塞继续运动，气缸内的气体进入排气管道直至活塞运动至止点为止。

2活塞压缩机排气温度

一般情况下，压缩机的排气温度犹如气体获得压力带来的副作用，大多不仅无益还必须加以限制。（1）不饱和的烃类气体，如乙烯、乙炔，当温度高时便能裂解。以乙炔为例，当存在铁锈或有其他催化作用的杂质时，其裂解的温度还会大大降低。（2）腐蚀性气体温度高时，腐蚀性增强。如氯气。（3）压缩机结构形式对排气温度的特殊要求对于往复压缩机，排气温度的特殊要求分两类：①压缩机气缸有油润滑矿物油是传统的润滑剂，当排气温度达160～180℃，绝大多数矿物油会在压缩机排气阀上及活塞环上产生结焦或积炭现象，若为空气压缩机，还会因为其中氧的氧化作用而炭化，使积炭变得更严重。矿物油限制温度的另一个原因是高温时由粘性降低，润滑性能恶化。②压缩机气缸无油润滑无油润滑时，活塞环、填料环等均使用具有自润滑性能的有机材料，如聚四氟乙烯等。虽然他们允许的工作温度可达280℃，但实际上，在机器运行中直接摩擦面上的温度会高于排气温度。因此，排气温度不宜高于160℃。

3活塞式压缩机排气温度过高的原因分析

（1）排气阀泄漏或下一级吸气阀泄漏活塞压缩机控制进、排气的气阀主要由阀座、启闭元件-阀片、弹簧、升程限制器（也称阀盖），以及把他们连接在一起的螺栓等组成，气阀是压缩机重要部件之一，气缸内气体的吸入和排出是通过气阀阀片的开闭来实现的，在阀片两侧气体压力差的作用下自动开启，在升程限制器上弹簧力的作用下自动关闭。如排气阀出现泄漏，在吸入过程中，处于气缸排气腔的高温气体会通过排气阀吸入到气缸中，导致气缸内吸气侧温度升高，当压缩过程中，被吸入气缸的高温气体被再次压缩，在压缩机数次工作循环过程中，有一部分气体被循环多次压缩，使之温度累积上升。如下一级吸气阀出现泄漏，将导致下一级吸气量减少而导致本级排气压力升高，压比变大，排气温度升高。如气阀垫片密封不良或损坏时，原理同气阀泄漏，同样会造成排气温度异常升高。在压力高、缸径小、活塞杆粗的设备上，如气阀出现泄漏，严重时可能会影响压缩机的反向角，造成连杆小头套与十字头烧研等严重的事故及危害，所以气阀的使用情况应必须给与足够的重视。（2）压缩机排气阀或止回阀阻力增加当压缩机排气阀或止回阀阀片或弹簧发生卡滞时，排气阀或止回阀无法完全开启，当排气时，由于排气通道受限，流速上升，气阀压力损失增加，导致缸内排气压力升高，压比增大，排气温度升高。（3）活塞环磨损或气缸壁磨损泄漏量增加。作用在活塞环内圆上的压力，将环压向气缸壁，阻止了气体沿气缸壁面的泄漏。如活塞环泄漏、失效，在压缩过程中，高压侧的高温气体泄漏至低压侧，导致气缸内吸气侧温度升高，当活塞反向运动时，原吸气侧的气体被再次压缩，而高压侧的高温气体又再次泄漏至低压侧，在活塞数次工作循环过程中，排气温度将会累积上漏。（4）气缸冷却效果不佳气缸通水冷却其主要目的是使用冷却水带走活塞环、支撑环与气缸壁之间产生的摩擦热，当气缸冷却水流通不畅，摩擦热将影响缸内的吸、排气温度，导致排气温度异常升高。（5）进气压力过低、进气温度过高、排气压力过高当进气压力过低或排气压力过高时，压比增大，会导致排气温度升高。当进气温度过高时，排气温度亦会升高。压缩机运转过程中，有时会因为压缩机上游或下游其它装置原因或工艺原因导致压缩机进气、排气的压力异常，从而导致排气温度升高。而当压缩机上游或级间冷却器冷却效果不佳时，会导致压缩机进气温度过高，从而导致压缩机排气温度升高。

4造成的危害级解决措施

压缩机排气温度过高会造成以下影响：（1）压缩机的效率降低、功耗增加;（2）部分工艺介质会产生积炭;（3）使活塞环、支撑环、阀片等易损件寿命降低。当出现排气温度异常升高时，应采取下列措施：（1）观察气缸冷却水回水管线上的水视镜，或对比气缸冷却水进出水温度，确保气缸冷却水畅通;（2）使用测温枪对气缸每个吸排气气阀腔温度进行检查，检查是否有个别气阀腔温度高于正常温度，以鉴别气阀是否出现故障。如气阀出现故障应对气阀进行拆检、维修或更换;（3）拆除活塞，检查活塞环是否存损坏或磨损，如存在问题应及时更换。

参考文献

[1] 李新才，李正平.润滑螺杆压缩机一级排气温度高的故障处理[J].中国石油和化工标准与质量，2016（22）.

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