活塞式壓縮機廣泛應(yīng)用在石油、化工、冶煉、礦山、醫(yī)藥等工業(yè)部門，用于輸送、加壓氣體介質(zhì)。壓縮機主要分為速度型和容積型兩大類，往復(fù)活塞式壓縮機便是容積型壓縮機的一種。由于活塞式壓縮機適用的壓力范圍廣、效率高、適應(yīng)性強，所以得到廣泛應(yīng)用。但是活塞式壓縮機因為零部件較多，出現(xiàn)故障的幾率就增大了。 

壓縮機的突然停機事故

1、壓縮機自動保護系統(tǒng)簡介

現(xiàn)代設(shè)計生產(chǎn)的壓縮機為保證其安全可靠運行，都設(shè)置了自動保護裝置，對氣體（介質(zhì)）系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)的溫度、壓力都配置了監(jiān)控裝置，當(dāng)運行的壓縮機某個系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，都會發(fā)出聲光報警訊號，并做到延時自動停機，以避免壓縮機出現(xiàn)重大事故。

a．氣管路系統(tǒng)

氣管路系統(tǒng)（氣體系統(tǒng)）它是由聯(lián)接進氣緩沖器、排氣緩沖器、冷卻器、液氣分離器的管路組成。每級氣缸都配置一個進氣緩沖器和一個排氣緩沖器，以減少氣流脈動，一個冷卻器以降低氣體排出的溫度，一個液氣分離器排出氣體介質(zhì)中所含的水分。緩沖器上設(shè)有測壓測溫點，安裝了雙金屬溫度計和壓力表，供操作者現(xiàn)場觀測氣體介質(zhì)的溫度和壓力值。同時安裝了鉑熱電阻（或銅熱電阻）壓力變送器，將采集的信號集中到儀表盤上聯(lián)鎖至中控室，自動監(jiān)控氣體介質(zhì)的溫度和壓力值。當(dāng)超出設(shè)定的規(guī)定值時，就會發(fā)出聲光報警信號和自動停機。在各級液氣分離器上或氣體管路上還設(shè)置有安全閥，當(dāng)氣體壓力超過規(guī)定值時，安全閥會自動開啟泄壓，構(gòu)成壓縮機安全運行的雙保險。

b．冷卻水系統(tǒng)

氣體壓縮增壓過程是放熱過程，隨著氣體壓力的加大，氣體溫度也會增高。為防止氣體溫度過度增高，超出設(shè)置的允許溫度，每個氣缸都設(shè)計有冷卻水腔，排氣緩沖器后面都要設(shè)置冷卻器。為防止?jié)櫥蜏囟冗^高，設(shè)有油冷卻器。利用管線聯(lián)接總進水、排水管路、氣缸進排水管、冷卻器進排水管、油冷卻器進排水管組成冷卻系統(tǒng)管線（冷卻水管路）。在氣缸、冷卻器、油冷卻器的進排水管線上都安裝有測溫和測壓點，安裝有現(xiàn)場直接觀測壓力、溫度的一次儀表和將信號聯(lián)接至儀表盤和自控箱自動控制溫度與壓力變化的二次儀表。當(dāng)超過設(shè)定的溫度和壓力值時，壓縮機就會自動停機。

c．潤滑油管路系統(tǒng)

壓縮機的曲軸與軸承之間，十字頭與滑道之間都要注油潤滑以減少摩擦力。有油潤滑的壓縮機填料和氣缸也要注油潤滑，這些需要注油部件上都有注油點，聯(lián)接稀油站、注油器、軸頭泵與這些注油點的管路形成了壓縮機的潤滑油管路系統(tǒng)。在潤滑油管路各個需監(jiān)控壓力和溫度處同樣設(shè)置了溫度和壓力接頭，用來安裝現(xiàn)場觀測的一次儀表和遠程監(jiān)控的二次儀表之用。

d．儀表管路系統(tǒng)

將氣管路系統(tǒng)、水管路系統(tǒng)、潤滑油管路系統(tǒng)上的二次儀表用接頭，用管線聯(lián)接到儀表盤和自控箱儀表上，組成了壓縮機的儀表管路系統(tǒng)。壓縮機生產(chǎn)廠提供的技術(shù)文件中有控制儀表一覽表，在該表中有根據(jù)用戶提供的氣體介質(zhì)成分、氣量、壓力、溫度及冷卻水參數(shù)等初始數(shù)據(jù)，用計算機計算出了各級氣體的進排出溫度、壓力控制值、冷卻水的壓力、溫度控制值。壓縮機生產(chǎn)廠通常會把潤滑油壓力控制值規(guī)定為正常工作壓力值為0.3MPa，當(dāng)油壓下降至0.15MPa時報警，降至0.1MPa時自動聯(lián)鎖停機。

這四大管路系統(tǒng)是壓縮機安全可靠運行的生命線，無論哪一處出了故障，都會使壓縮機能自動停機，避免造成重大的安全事故。請操作人員熟練掌握一覽表中規(guī)定的各種儀表控制值，經(jīng)常觀察儀表盤上各種儀表的數(shù)值變化。壓縮機各種事故都可以通過儀表顯示的數(shù)據(jù)找出原因。

2、軸承溫度高造成的停機

壓縮機的自控系統(tǒng)通常把軸承正常工作溫度限制度在60℃以下，當(dāng)軸承溫度升至65℃時就會報警，升至70℃時就會自動停機。一臺壓縮機根據(jù)列數(shù)的不同，軸承的數(shù)量也不同。如果是每個軸承溫度都升高而造成停機，很大原因是潤滑油的供油壓力不足造成的，此時的潤滑油壓力表會顯示壓力下降了。如果油壓沒有下降，仍能達到0.3MPa壓力，就要考慮是否潤滑油的質(zhì)量出了問題。此時應(yīng)化驗潤滑油的各項參數(shù)，判定是否潤滑油已經(jīng)變質(zhì)。如果確定是潤滑油變質(zhì)了，就要更換潤滑油。潤滑油壓力下降原因首先要確定是否軸頭泵或者是稀油站的油泵有問題了。另外，要檢查稀油站的油過濾器過濾前和過濾后的壓力差是否過大，判定是不是過濾器堵塞了。如果是過濾器堵塞了，就要清洗過濾器。多列的壓縮機如果是某一列軸承溫度高，而其余各列溫度正常，那么就要考慮是否該列的油路堵塞，或者是該列的軸承已經(jīng)燒研了。

3、排氣溫度高造成的停機

因為排氣溫度超標造成的停機事故占各類停機事故的50%以上。根據(jù)被壓縮氣體的原始參數(shù)，例如介質(zhì)性質(zhì)、進氣溫度、壓力，最終的排氣壓力，溫度要求等，經(jīng)計算得出每級氣體溫度值。以此為依據(jù)確定出各級的溫度控制值。當(dāng)超出確定的溫度控制值時，自動控制系統(tǒng)就會報警直至停機。以一個三級壓縮的壓縮機，二級排氣溫度高造成的停機為例，分析溫度超標造成的停機原因。

a．進氣溫度高形成的排氣溫度過高

造成二級進氣溫度高的原因主要是一級冷卻器換熱效果不佳，使經(jīng)過冷卻器冷卻的氣體沒有達到設(shè)計要求溫度。原因可能是冷卻水的進水溫度高了，或者是進水的壓力低了，使冷卻水的換熱系數(shù)沒有達到設(shè)計的要求。排出以上兩個原因之后，就要考慮冷卻器本身的原因了。冷卻器芯子部件結(jié)垢是冷卻器失效的重要原因，水側(cè)結(jié)垢是因為冷卻水的水質(zhì)不好，尤其是用河水做冷卻水的廠礦壓縮機，水質(zhì)很難達標，冷卻器芯子部件的水側(cè)很容易結(jié)垢，致使水側(cè)的污垢系數(shù)很快就超過設(shè)計值規(guī)定。氣側(cè)結(jié)垢是由于氣體介質(zhì)臟，含雜質(zhì)多，尤其是氣缸有油潤滑的壓縮機，氣體介質(zhì)中含有油的成分，氣體溫度高，使油質(zhì)碳化，更容易使冷卻器芯子的氣側(cè)結(jié)垢，致使氣側(cè)的污垢系數(shù)上升。冷卻器由于冷卻水側(cè)污垢系數(shù)和氣側(cè)的污垢系數(shù)上升，使冷卻器的換熱效率大大下降，致使經(jīng)冷卻器冷卻后的氣體溫度上升，這樣就使進入二級氣缸的氣體溫度上升，排氣溫度就超出了規(guī)定值，引起停機的后果。

解決的辦法是清洗冷卻器，根據(jù)實際情況采用機械清洗和化學(xué)清洗的方法，把冷卻器的殼體部件和芯子部件分別清洗干凈，恢復(fù)冷卻器的冷卻氣體功能。

b．氣閥損壞引起的氣溫超標

排除因冷卻器失效引起氣體超溫的原因后，最大可能就是二級排氣閥出現(xiàn)了故障。排氣閥故障使氣體泄漏，不能把經(jīng)壓縮后的高溫氣體排至三級進氣緩沖器，造成氣體的倒流。一部分高溫氣體進入二級缸的吸氣腔，通常所說的氣體內(nèi)泄漏，氣體的吸氣溫度上升，那么氣體的排氣溫度必然上升，造成排氣溫度超標引起停機事故的發(fā)生。判斷排氣閥出故障的最簡單可行方法是，用手摸一下氣缸的吸氣閥腔側(cè)（輕輕的用手試著觸摸，防止燙傷）。一般來說，氣缸吸氣閥腔側(cè)的溫度不會超過60℃，因為經(jīng)一級冷卻器后的氣體溫度要求低于40℃（通常冷卻器設(shè)計時要求排氣溫度低于40℃，冷卻水的排水溫度一定要控制在40℃以下）。否則，一旦冷卻水溫超過40℃（極點），水就會迅速引起結(jié)垢，造成冷卻器功能失效。此時，由于熱傳導(dǎo)等因素，氣缸吸氣腔側(cè)溫度會超過設(shè)定吸氣溫度的40℃，如果用手觸摸超過正常工作溫度時，或用接觸式溫度計測量氣缸溫度超常時，就要考慮是排氣閥損壞有故障了。應(yīng)拆驗排氣閥，找出原因，及時排除或更換新的排氣閥了。

c．氣缸鏡面粗糙度上升引起的磨擦熱增高

拆驗氣閥如果沒有問題時，就應(yīng)該考慮是氣缸鏡面出現(xiàn)了磨損、劃痕、拉毛等缺陷。氣缸鏡面粗糙度上升，活塞在往復(fù)運動時摩擦力就會加大，摩擦產(chǎn)生的熱能使缸體溫度上升，氣體溫度也同時增高。此時應(yīng)仔細檢查活塞環(huán)、支承環(huán)上是否有雜質(zhì)嵌入，修復(fù)氣缸的破損處，用油石仔細修光，以減少摩擦力的產(chǎn)生。

4、排氣壓力超標引起的停機

為滿足連續(xù)生產(chǎn)流程中對氣量變化的要求，壓縮機氣體管路設(shè)計時要增設(shè)一條末級回一級進氣的管線，利用氣量調(diào)節(jié)閥將生產(chǎn)流程中多余的氣體排回到一級進氣管中。廠家也會增設(shè)一個儲氣罐儲備一定量的氣體，以應(yīng)對壓縮機一旦出現(xiàn)故障給啟動備機預(yù)留出一段時間。壓縮機生產(chǎn)廠也會應(yīng)用戶的要求，在氣缸設(shè)計時增設(shè)余隙調(diào)節(jié)氣量裝置，或者當(dāng)超負荷時采用壓開吸氣閥閥片實現(xiàn)負荷為0、25%、75%、100%的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。為保證安全的雙保險，壓縮機的各級間管路都安裝有安全閥，當(dāng)氣體壓力超標時能自動開啟泄壓，確保壓縮機的安全可靠運轉(zhuǎn)。

因供氣壓力的波動性及末級排氣管超壓氣體回一級進氣管線因素的影響，一級進氣管線實際氣體壓力值要高于設(shè)計值。雖然增高值不大，但也會引起末級排氣壓力超標引起的自動停機。而此時各級安全閥并未起跳泄壓，因為壓縮機氣缸各級壓力比是固定的，雖然一級進氣壓力增值不大，但是級數(shù)越多，末級的排氣壓力增值就越高，安全閥的動作是機械式的，動作反映有延時性，而壓力變送器（屬于智能型）是電子信號，反應(yīng)的非常靈敏及時。所以，雖然安全閥的啟跳壓力值和自控箱設(shè)定值一致，安全閥沒有啟跳而自動控制儀表就動作使壓縮機停機了。此類停機屬于設(shè)備的安全保護自動停機，不必驚慌。為避免因氣量波動引起的頻繁停機，建議用戶一定要使用帶有氣量調(diào)節(jié)功能的壓縮機，具備壓開吸氣閥功能的壓縮機是較好的選擇。

5、振動超標引起的停機

大型活塞式壓縮機在機身正面和側(cè)面都安裝有測量水平方向和垂直方向振動值的振動儀。當(dāng)振動值超過規(guī)定值時，壓縮機就會自動停機，以防止振動超值引起設(shè)備損壞。下面就說明幾點引起機身振動的原因。

a．氣流脈動引起的振動

　　我們把氣體管道內(nèi)所容納的氣體稱為氣柱，因為氣體可以壓縮、膨脹，故氣柱是具有連續(xù)質(zhì)量的彈性振動系統(tǒng)。這個系統(tǒng)本身當(dāng)受到激發(fā)后，就會產(chǎn)生振動響應(yīng)?；钊綁嚎s機向管內(nèi)是間歇地排氣，就是對管道氣柱的激發(fā)，使氣柱產(chǎn)生振動，表現(xiàn)為管道內(nèi)氣體的壓力和速度呈周期性變化，這種現(xiàn)象稱為氣流脈動。脈動的壓力波沿著氣體管道以聲速傳播，在管道的轉(zhuǎn)彎處或通流面積變化處產(chǎn)生周期性變化的作用力，該力導(dǎo)致管道及設(shè)備機械振動。氣流脈動將帶來一系列的危害，它使壓縮機的容積效率降低，氣閥的工作環(huán)境惡化，功率消耗增加，控制儀表失靈等。為減少氣流脈動引起的設(shè)備振動，活塞式壓縮機在每級氣缸的進排氣口都安裝進氣緩沖器和排氣緩沖器。受壓縮機安裝空間的限制以及制造成本等因素，緩沖器容積不可能制造的特別大，使減少氣流脈動的能力受到制約。對現(xiàn)有壓縮機最簡單有效可行的減少氣流脈動方法是，在緩沖器的進口或出口處增設(shè)一個孔板，孔板開口的大小尺寸要通過計算機根據(jù)氣體介質(zhì)、壓力、氣量、溫度等參數(shù)計算得出，安裝孔板后可有效的減少氣流的脈動值。

對多臺壓縮機并聯(lián)運行時，必須使用集管器，以控制脈動氣流的壓力不均勻度在許用范圍之內(nèi)。集管器的制造關(guān)鍵是通流面積要足夠大，即總管面積A大于或等于支管面積Ai之和的3倍，否則緩沖效果不理想。另外，要注意分支管的長度，必須避開一階和二階氣柱共振。

b．管道的機械振動

由于壓縮機各列的往復(fù)質(zhì)量不可能達到一樣重，使壓縮機主機動平衡性能欠佳。加之管道內(nèi)脈動氣流在轉(zhuǎn)彎、變截面、閥門、盲管等處產(chǎn)生交變載荷激振力，導(dǎo)致管道產(chǎn)生了機械振動。反過來，管道的振動也會加劇壓縮機主機的機械振動，當(dāng)振幅達到設(shè)計規(guī)定值時，壓縮機就會自動停機。采用下列措施可減少因管道振動引起的停機。

①設(shè)計安裝合理的彎道

管道設(shè)計安裝要盡可能的減少轉(zhuǎn)彎，避免急轉(zhuǎn)彎，特別要避免空間轉(zhuǎn)彎，彎管或彎頭的圓弧半徑要盡可能大。這是為了減少產(chǎn)生激振力的場所和減少激振力力幅，從而達到減少機械振動的振幅目的。

②防止管道產(chǎn)生機械共振

管道設(shè)計時需進行管道結(jié)構(gòu)固有頻率的計算，盡量使管道固有頻率調(diào)整至激振力頻率的3倍以上。固有頻率越高越好，因為對于較復(fù)雜的管道系統(tǒng)，固有頻率值是非常密布的，很難使管系脫離某階的共振區(qū)。但高階共振的振幅較小，而基頻共振的振幅最大，故主要避開低頻階次的共振。

③管道的支承設(shè)計

支承的剛度是影響管系固有頻率的重要因素。支承剛度越強，支承的剛度變化對系統(tǒng)固有頻率影響越大，支承剛度越低，管系的固有頻率值越低；反之，支承剛度越強，管系的固有頻率值越高。

管道和支承間通常都襯有石棉橡膠或硬木制襯墊，這會使管道和支承間變成彈性聯(lián)接，從而降低支承剛度。故設(shè)計安裝支承時，應(yīng)使支承的剛度大而支承的質(zhì)量要小，管道和支承間應(yīng)力求剛性聯(lián)接，盡可能不采用襯墊或采用薄襯墊。支承的間距不要過長，支承應(yīng)“落地生根”，不能和樓板連接，也不能和主機的地基連接。支承的標高不宜過高，并且力求支承間的標高一致。

④安裝消振器

在振動較嚴重的管段上，管道處于共振狀態(tài)，應(yīng)安裝消振器，用以改變振動系統(tǒng)的自由度及固有頻率值，使振動值減輕。消振器的固有頻率應(yīng)等于激振頻率，以使能量消耗在消振器上，使管道振動值得以消減。提醒注意，當(dāng)管道不處于共振狀態(tài)時，安裝消振器是無效的。

c．活塞下沉引起的振動

壓縮機長時間運轉(zhuǎn)后，尤其是壓縮的氣體較臟時，支承環(huán)和活塞環(huán)都會磨損。當(dāng)磨損較嚴重時，活塞就會下沉，使活塞運行的軌跡不是與氣缸中心線同心，即兩者的同軸度發(fā)生了偏移。曲軸每轉(zhuǎn)一圈，活塞就會上下跳動一次，活塞的上下跳動會引起氣缸跳動，致使壓縮機主機發(fā)生振動，引發(fā)停機故事發(fā)生。故當(dāng)活塞環(huán)支承環(huán)磨損到一定程度后，必須及時更換新的活塞環(huán)和支承環(huán)。

d．氣閥原因引起的振動

氣閥引起壓縮機振動往往會被忽視，一些人認為這是風(fēng)馬牛不相關(guān)的事，其實不然。壓縮機設(shè)計是根據(jù)綜合活塞力大小來確定基礎(chǔ)件噸位的，綜合活塞力是氣體力、往復(fù)慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力、往復(fù)磨擦力疊加成的綜合作用力，當(dāng)吸氣閥或排氣閥發(fā)生損壞時，或者利用壓開吸氣閥閥片來調(diào)節(jié)氣量時，此時氣體力就會發(fā)生很大的變化，慣性力就會成為綜合活塞力的主要因素。氣體力的下降反而使綜合活塞力上升，引起主機的振動力加大，這就是壓縮機開空車時振動，而滿負荷運轉(zhuǎn)時反而不振的原因。因此，要經(jīng)常檢查傾聽壓縮機氣缸的工作聲音，根據(jù)運轉(zhuǎn)發(fā)出的聲音判定氣閥是否工作良好，不要長時間利用壓開吸氣閥閥片來控制調(diào)節(jié)氣量，降低能影響壓縮機發(fā)生振動的因素，保證壓縮機長期安全運轉(zhuǎn)。