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往復式壓縮機在煤氣制LNG的應用及故障分析

文檔作者：吳傳強王軍文檔來源：河鋼集團邯鋼華豐能源有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年10月03日
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經驗交流
2025年第2期 Mechanical Management and Development No.2,2025
總第262期 機械管理開發 Total262
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2025.02.080
往復式壓縮機在煤的應用及故障分析
吳傳強，王軍
（河鋼集團邯鋼華豐能源有限公司，氵河北邯鄲056000)
摘要：往復式壓縮機由于具有壓縮比高（單級壓比可達10以上）體積效率高（一般在85%以上）結構簡單、可靠
性高、使用壽命長、制造成本較低、檢修方便等優點，在天然氣分廠利用焦爐煤氣制LNG工藝中被廣泛選用。通過
對LNG生產過程中遇到的機體軸端頻繁漏油疑難問題、壓縮機因供油受阻導致曲軸變形及軸瓦燒壞事故、氣閥等
關鍵易損件故障導致的進排氣溫度壓力異常等一系列常見故障進行分析總結，提出了相應的優化改進措施，促進
設備的長周期穩定運行。
關鍵詞：往復式壓縮機；LNG；漏油；主軸；軸瓦；氣閥
中圖分類號：TH45 文獻標識碼：A 文章編號：1003-773X(2025)02-0220-03
0 引言
天然氣分廠生產工藝是將焦爐煤氣通過凈化、合
成、液化工序深加工制LNG,工序共有7臺往復式壓
縮機，分別為合成氣壓縮機、氮氣壓縮機和BOG壓縮
機，它們在焦爐煤氣深加工生產液化天然氣工藝流程
中起著至關重要的作用，其正常運行與否直接決定著
整個LNG生產系統能否正常運行。往復式壓縮機作
為將曲軸旋轉運動轉變為往復直線運動的機械設備，
由于承受交變載荷的作用，其工況復雜，易損件也較
多，故障率要比螺桿機、離心式壓縮機高，因而日常的
運行管理、故障分析、優化改進變得尤為重要。通過對
往復式壓縮機各種運行故障的分析優化，能夠有效減
少機組的故障發生，更好地保障生產順利開展
1行往復式壓縮機機體軸端頻繁漏油
合成氣往復式壓縮機C0102B,結構如圖1所示，
機組自投用以來曲軸箱電機側軸端漏油嚴重，廠家多
次指導處理效果甚微。可能導致軸端漏油的原因分析
及處理方案如下：
1)曲軸箱軸端密封變形老化或損壞，曲軸、端蓋
及油封結構如圖2所示。這是導致軸端漏油的最常見
原因，處理方法：拆卸曲軸端蓋，取出軸端密封，若軸
端密封變形或損壞，更換備件恢復安裝即可，安裝時
軸端密封接頭處最好處于水平中心線上方。
主電機
2級級
-
列四列
2級級
列列
圖1 合成氣壓縮機結構
1一密封蓋;2一軸封;3一軸封蓋;4一曲軸
圖2 曲軸、端蓋及油封結構
2)油箱加注潤滑油量不足或太多。曲軸箱潤滑油
的加注量要合適，一般位于視鏡液位計高度的
1/2~2/3處，加注量不足或太多都會導致潤滑油泄漏。
3)機體呼吸閥不暢導致機體憨壓引起軸端漏油。
機體頂部設置4個呼吸閥，用于曲軸箱的通風換氣，
也可有選擇地使用防爆閥裝置來保護機體，以防止內
部壓力的快速上升。呼吸閥內部設有濾芯和拉西環，
需檢查濾芯是否堵塞、呼吸閥是否暢通，另外每年或
運行8000h需要清理1次呼吸閥，更換1次濾芯!。
4)曲軸箱軸端密封與曲軸同心度偏差大。經塞尺
測量，曲軸箱軸端密封與曲軸上部間隙為1mm，下部
緊貼。這種情況下，曲軸運行過程中，潤滑油很容易在
軸封處發生泄漏。經調整，下部間隙略大于或等于上
部間隙。為了防止運行過程中由于振動或受力異常導
致端蓋或油封錯位導致間隙異常，經研究決定，間隙
調整正常后，在軸端壓蓋左右對稱位置鉆2個孔并安
裝2個M10×80mm定位銷。
5)回油孔加工尺寸偏小，回油不及時導致軸端漏
油。這就需要與廠家溝通核實相關尺寸是否與設計一
致,并且能夠滿足使用需求。
6)機組運行時內部產生的氣旋對機身后蓋回油
口產生壓力作用，形成了一個壓力平衡，導致后蓋板
腔體內積油，運行一段時間后蓋板內油量積滿，從而
收稿日期：2024-08-13
第一作者簡介：吳傳強（1984一），男，湖北隨州人，本科，畢業于西安工業大學機械設計制造及其自動化專業，工程師，從事天然氣分
廠設備管理工作。
2025年第2期 吳傳強，等：往復式壓縮機在煤氣制LNG的應用及故障分析 221：
由油封漏出。處理方案：在底部回油孔內部增加套管，
伸出平面，目的在于打破氣壓平衡，讓油可以正常的
回流到油池；同時在機身后蓋下半部件上，加工回油
槽,增加回油通暢性。
7)曲軸箱端蓋、曲軸或軸封等備件設計或加工制
造缺陷，或配合偏差大導致軸端漏油。
2 C0102A合成氣壓縮機曲軸變形故障分析
2.1 事故經過
C0102A為天然氣分廠4M45-119/3.7-24.038-I
型往復式壓縮機，在設備安裝調試完畢，相關專業人
員對氣、油、水路、電氣、儀表等各項基礎操作檢查到
位，油泵試連鎖正常后，打開一回一、二回一回路開始
空負荷試車。啟機過程中，現場人員突然發現機身頂
部呼吸閥出現明顯冒煙情況。針對突發情況，現場操
作人員當機立斷緊急停車。然而，即使如此，經中控界
面分析和拆卸檢查確認（見圖3），2級三列雙連桿軸
瓦出現嚴重磨損,其他部位軸瓦也出現不同程度的磨
損。經研究決定,對曲軸和2級三列雙連桿返廠檢測。
檢測結果：曲軸和2級三列雙連桿發生變形，需要加
工新件后更換,損失嚴重[2-3]
圖3 磨損嚴重的2級三列雙連桿軸瓦
2.2 事故分析及預防優化措施
經分析現場確認，事故是由于潤滑油路不暢引發
機體供油不足導致。本機的運動機構（曲軸、連桿、十
字頭等）全部采用強制潤滑，機身油池作為油箱，整個
潤滑油系統由稀油站及管路組成。循環油箱內的潤滑
油,由齒輪油泵(主、輔油泵)提壓后,經冷卻器、油過
濾器，分二路送壓縮機，一路送人十字頭、滑履、十字
頭銷、連桿小頭襯套、經連桿中心孔至大頭瓦流回機
身油池；另一路送人機身主軸承，潤滑后的油經回油
管流回油箱，如此循環使用。
確認機身及油冷卻器、過濾器及管路系統已進行
徹底清洗后，將合格的符合規定的潤滑油注人油箱，
新油也需要過濾。油循環系統試運行結束后，應排放
掉全部污油，再次清洗機身、油冷卻器、油過濾器等元
件，并注人合格的潤滑油。
油系統試運行同時應進行外循環及內循環沖洗，
沖洗時應先將油冷卻器、過濾器放空閥打開，將空氣
排凈后關閉，保證設備及管線全部充滿潤滑油。
油系統外循環沖洗應符合下列規定：油沖洗前應
將供油管接頭拆開，沖洗時用臨時塑料管將油送至機
身油池；沖洗前應將過濾器芯抽出，在臨時回油管末
端處裝人200目過濾網，并在油沖洗過程中及時更換
清洗；當末端過濾網無較大硬質顆粒后，將過濾器濾
芯重新安裝，再次進行沖洗。沖洗過程中應根據情況
清洗過濾器濾芯及濾網。外循環油沖洗的合格標準為
在臨時回油管末端處裝人200目的過濾網，經連續運
行4h以上，每平方厘米可見軟質顆粒不超過兩點，
不得有任何硬質顆粒，可允許有少量纖維體[4]
油系統內循環沖洗應符合下列規定：油系統外循
環油沖洗合格后，將過濾器濾芯、管道正式復位，重新
啟動油泵,進行內循環油沖洗；內循環油沖洗時，應檢
查調整各供油點的油壓、供油量及回油管的回油情
況，油系統應無泄漏。內循環油沖洗的合格標準為按
正常流程油循環不低于12h后，油過濾器前后壓差
增值不應大于0.015MPa，濾網不得有顆粒狀雜質及
軟質污物，否則應清洗過濾器芯子繼續沖洗，直至合格。
啟動主機前，必須對油壓報警聯鎖裝置進行檢驗
與調試,其動作應準確可靠。防止運行過程中一臺油
泵發生故障另一臺油泵不能及時啟動導致潤滑油供
應不足引發事故。
潤滑油系統通過回路管線上的自力式調節閥調
節油壓，自力式調節閥的旁路設置截止閥，可以輔助
調節油壓，但需要注意，調節截止閥時應緩慢動作并
時刻關注供油壓力的變化，避免油壓瞬時出現較大波
動，導致聯鎖停機。同時防止油壓低導致潤滑油供油
不足。
潤滑油雙筒過濾器設有壓差就地壓力表和遠傳
壓力表，定期核對數值，發現異常及時排除，防止誤
判。另外,壓力差上限為0.07MPa,接近壓差上限時及
時倒過濾器，防止油壓低導致潤滑油供油不足。
出現突然斷油（例如油泵故障另一臺不能及時啟
動或油管逆止閥故障等）或壓縮機某部位冒煙情況，
必須緊急停車，防止造成事故或事故擴大化。
3氣閥故障
氣閥作為控制氣體進出壓縮機氣缸的組件，是往
復式壓縮機核心部件之一，屬于易損件，氣缸內氣體
的吸入和排出是通過氣閥閥片的開閉來實現的。在閥
片兩側氣體壓力差的作用下自動開啟，在升程限制器
上彈簧力的作用下自動關閉。氣閥質量及工作穩定性
直接影響到壓縮機的吸排氣量、吸排氣溫度壓力、能
耗和設備運轉的穩定性、可靠性。氣閥的設計是否合
理、使用是否得當、使用壽命長短是決定往復式壓縮
機能否長周期運行的必要條件。據統計，往復式壓縮
機由于氣閥損壞而引起的停機事故占非計劃停機的
40%以上。
Ap ion
222· jxglkfbjb@126.com 第40卷
機械管理開發
3.1 氣閥故障導致的現象
1)吸氣閥泄漏或密封墊損壞導致吸氣壓力高、吸
氣溫度高。
2)壓縮機下一級的吸氣閥泄漏或墊損壞導致排
氣壓力高。
3)壓縮機吸、排氣閥泄漏或墊損壞導致排氣壓力低。
4)壓縮機下一級的吸氣閥泄漏或墊損壞，導致壓
縮比加大，引起排氣溫度高。
5）吸、排氣閥泄漏或墊損壞導致排氣量減小。
6)氣閥余隙增大導致排氣量減小。
7）氣閥余隙減小導致排氣量增大。
8)吸、排氣閥彈簧力不匹配或氣閥通道面積阻塞
從而氣閥阻力大，導致異常的功率消耗。
9)細小的顆粒帶人氣閥，造成氣閥彈簧迅速損壞；
或介質中含有不飽和烴在高溫下產生聚合反應,并進一
步碳化，從而加速氣閥磨損，縮短氣閥的使用壽命。
3.2 預防及維護措施
1)認真、細心點檢，通過蛛絲馬跡提前發現氣閥
故障。氣閥工作是否正常，可以從聲響、溫度及壓力的
變化等情況反映出來。現場點檢聽聲音，用聽診棒逐
個聽，正常的閥和故障閥聲音有差異，通過多聽積累
經驗，分辨出氣閥故障與否；用崗位配備的測溫槍測
量氣閥溫度，當然氣閥溫度升高原因很多，例如活塞
環磨損氣缸串氣也會影響氣閥溫度。要綜合判斷，前
一級氣閥和后一級氣閥會相互影響；通過中控壓縮機
吸排氣溫度、壓力等參數變化監控氣閥運行狀態，提
前發現問題提前處理,將事故消除在萌芽狀態。
2)必要時或定期檢查全部進、排氣閥，進行清洗
和驗漏。換氣閥彈簧時應一次全部換新，嚴禁新舊彈
簧混合使用。同一氣閥的彈簧自由高應相等,對同一
個氣閥，同一個安裝位置的氣閥彈簧其自由高度差不
應超過0.2mm，以便獲得閥片最佳的均勻運行特性，
彈簧在彈簧孔中應無卡滯和歪斜現象。檢修時氣閥要
正確安裝，安裝氣閥前，全面清洗氣閥的每個零件，注
意保護氣閥的密封面。組裝完成的氣閥組件應用煤油
做密封性試驗，允許滴狀滲漏，但不得形成線狀流尚
式滲漏。安裝氣閥時需復檢閥片，是否活動靈活，不允
許有卡滯現象。氣閥連接螺栓安裝時應擰緊，嚴禁松
動。氣閥裝入氣缸時應注意吸、排氣閥在氣缸中的正
確位置，不得裝反。配有壓叉的氣閥，安裝時應調整卸
荷器閥桿長度，使其與氣閥壓蓋的距離滿足設計圖紙
的規定,通常卸荷器閥桿端部應距離壓蓋頂部約2mm。
3）氣閥材質（主要是閥片、彈簧）的選擇，應該選
擇最為合適的材質。閥片可采用工程塑料材質；彈簧
可采用進口的17-7PH彈簧鋼絲卷制，并且經過嚴格
的熱處理；閥座和閥片的密封面加工精度較高。閥片
的升程、彈簧力的大小直接影響氣閥的壓力損失和閥
片壽命。而彈簧力大小的確定與壓縮機轉速、氣閥工
作壓力、氣閥中氣體的流速、氣閥運動元件質量的大
小、閥片升程等因素有關。
4)工藝條件保持穩定，定期檢查人口過濾器濾網
完好性，防止濾網損壞，工藝介質中的雜質及不飽和
烴進人氣閥。
4結語
通過對往復式壓縮機運行故障及常見故障分析
得出：提高往復式壓縮機運行可靠行應該從多方面考
慮，如設計、選材、維護等，工藝條件應盡量保持穩定，
不宜頻繁變化；其次要加強巡檢，對易發生故障部位
重點觀察；對已發生故障進行分析進行總結，避免類
似故障再次發生；同時，時刻監控在線實時監測數據，
對其變化要立即作出相應判斷、分析、處理，只有這樣
才能讓往復式壓縮機長周期的安全平穩運行。
參考文獻
[1] 孫嗣瑩，陳洪俊.容積式壓縮機技術手冊[M].北京：機械工業出版
社,2005.
[2] 潘樹林.往復式壓縮機網狀閥工作特性研究[D].西安：西安交通
大學,1996.
[3] 劉帥.往復式壓縮機的維護與故障分析[J].裝備維修技術，2019
(3):112.
[4] 王柏輝，吳健.往復式壓縮機的維護與故障分析[J].甘肅科技，
2008(22):89-91. (編輯：王慧芳）
plication and Failure Analysis of Reciprocating Compressor in Gas-to-LNG Product
Wu Chuanqiang, Wang Jun
(Hesteel Group Handan Steel Huafeng Energy Co., Ltd., Handan Hebei 056000, China)
Abstract: Reciprocating compressors are widely used in the LNG production process using coke oven gas in natural gas plants due to the
advantages of high compression ratio (single-stage compression ratio can be more than 10), high volumetric efficiency (generally more than
85%), simple structure, high reliability, long service life, low manufacturing cost, and convenient maintenance, etc. The reciprocating
compressors are widely used in the LNG production process using coke oven gas in natural gas plants. By analyzing and summarizing a
series of common failures such as frequent oil leakage from the shaft end of the body, crankshaft deformation and axial tile burnout due to
the obstruction of oil supply to the compressor, and abnormal inlet and exhaust temperature and pressure caused by the failure of key
wearing parts such as gas valve, and proposing corresponding optimization and improvement measures during LNG production, we can
promote the long-term and stable operation of the equipment.
Key words: reciprocating compressor; LNG; oil leakage; main shaft; shaft tile; gas valve

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