浅谈压缩机活塞杆断裂事故的原因

针对意大利赛福CNG压缩机38234/2机组频繁发生气缸套磨损、活塞杆断裂等故障现象,分析活塞杆断裂的真正原因。     

加氢新氢压缩机活塞杆断裂分析

新氢压缩机是加氢装置关键设备,为装置氢气系统提供持续的氢气来源,保证加氢反应的顺利进行,公司在技改中将新氢压缩机的压缩机构进行了改造,在运行一段时间后出现活塞杆断裂。主要对改造后的活塞杆断裂进行了详细的原因分析,提出了技改机组的预防措施,对同类机组改造具有一定的借鉴意义。     

化工部组织H22系列氢氮气压缩机活塞杆断裂事故调查

1991年,化工部组织了全国50家中氮厂对大型往复式压缩机进行了调查,对H22系列氢氮气压缩机活塞杆断裂事故进行了统计分析。根据调查统计.从1986年到1991年,19个中氮厂共发生活塞杆断裂事故71起。截止1991年5月,全国中氮厂拥有H22系列氢氮气压缩机共计105台。1986年以来,该机组活塞杆断裂事故高达71起,活塞杆断裂事故的概率约为67.60％。从断裂情况来看,一段、二段、三五段、四六段都发生过断裂事故,但以三五段、四六段居多,超过总数的55％以上。     

氢气压缩机一级活塞杆轴肩断裂失效原因分析

氢气压缩机是石油化工领域常见的通用设备,然而其在运行过程中活塞杆易出现断裂现象,故分析氢气压缩机轴肩断裂失效具有重要的工程意义。本文以某石化氢气压缩机活塞杆为研究对象,通过对活塞杆材料化学成分、断口宏观和微观形貌以及材料金相组织等进行了系统地分析,结果表明:氢气压缩机一级活塞杆检修后,由于活塞杆检修工艺和运行条件的变化,造成活塞杆轴肩在断裂前所受的载荷出现应力集中,且承受的载荷是相当高的,上期长期在这种载荷下运行时出现疲劳裂纹,并不断向外扩展,最终演化为轴肩断裂现象。相关研究成果能够为类似活塞杆轴肩断裂原因分析提供参考。     

11-4HHE-VE-3氢气压缩机活塞杆断裂失效分析

中石化荆门分公司11-4HHE-VE-3氢气压缩机活塞杆发生断裂,对断裂口进行分析,认为该活塞杆由于选材不当、加工制造缺陷以及安装维修过失等造成活塞杆发生断裂。     

补充氢压缩机活塞杆断裂失效分析

通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和金相分析等方法对补充氢压缩机活塞杆的断裂失效原因进行了分析，发现交变应力作用下的疲劳断裂是压缩机活塞杆断裂失效的主要原因．活塞杆表面螺纹根部处为疲劳裂纹源形成位置，母材中的氢损伤(氢腐蚀)和Si元素含量过高等因素加速了疲劳断裂过程。     

压缩机活塞杆断裂失效分析及预防措施

某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。     

压缩机活塞杆断裂失效分析

为了查明乙烯压缩机活塞杆短期断裂失效原因,针对活塞杆进行了断口分析和微观组织检测。结果表明:活塞杆断裂性质是机械疲劳,材质中夹杂物过多以及热处理不完全造成的组织缺陷,降低了活塞杆的抗疲劳强度,导致其短时间内发生疲劳断裂。     

基于活塞杆沉降位移信号的活塞杆断裂故障诊断方法的研究

往复压缩机活塞杆断裂故障是往复压缩机一类严重的故障,本文在Griffith提出的裂纹扩展的能量平衡准则的基础上,对活塞杆断裂故障机理进行了分析,得出活塞杆断裂故障发生时活塞杆振动幅值会增大;同时通过对往复压缩机活塞杆沉降位移信号进行小波降噪,滤除信号中噪声信号,并计算处理后的信号的峰峰值。最后通过观察几个活塞杆断裂故障案例,说明了活塞杆断裂故障发生时活塞杆振动幅值确实会增大,可以将小波降噪后的沉降位移信号的峰峰值作为活塞杆断裂故障的报警或诊断的特征参数。     

2DZ5.5-1.8/285-320型氮氢气循环压缩机活塞杆断裂事故原因分析

活塞杆断裂是活塞式压缩机运行中发生率较高的重大事故，通过对断裂的活塞杆的材质检验和断口分析发现活塞杆基体组织、力学性能、机加工和热处理都存在一定问题，即该活塞杆存在制造质量问题。     

迷宫式往复压缩机活塞杆导向支承系的稳定性分析

根据迷宫式往复压缩机活塞杆在活塞运动的方向通过导向轴承支承的特点,建立活塞杆力学简化模型,利用ANSYS软件对活塞杆进行模态分析、谐响应分析和屈曲分析,确定相关参数对活塞杆振动和稳定性的影响,最终实现活塞杆导向支承的优化.     

基于往复压缩机轴心轨迹特征的故障诊断方法研究

往复压缩机的故障诊断一直以来都是研究工作的重点问题,对其关键运动部件的监测诊断更是研究的热点之一。当往复压缩机发生运动部件磨损、撞缸等故障时,活塞杆的运行状态会发生改变,进而引起活塞杆轴心轨迹的变化。因此,提出了一种基于活塞杆轴心轨迹的往复压缩机智能诊断方法。首先,文章利用改进的离散点轮廓包络方法提取活塞杆轴心轨迹特征,同时提取活塞杆信号的时、频域特征;然后利用ReliefF方法计算轴心轨迹特征与时、频域特征的特征权重,选取大于各自权重均值的特征分别组成轴心轨迹敏感特征集和时频域敏感特征集;最后,提取2个特征集的Related-Similar(RS)特征,将其融合后作为BP神经网络的训练特征集训练故障诊断模型。利用往复压缩机磨损故障和撞缸故障的数据对模型进行验证,结果表明,模型能较好地识别这两种故障,并且故障恶化时的识别准确率均达到了99%以上。     

往复式变频压缩机在CNG子站系统中的应用

对定频、变频与液压3种往复活塞式压缩机在CNG子站系统中应用进行了对比分析。模拟了压缩机排气量、轴功率随吸排气压力的变化关系,得到了性能变化的曲线图。数值模拟结果与压缩机的实际运行特性表明,CNG子站用变频往复活塞式压缩机在排气量、能耗、运行时间和智能化等性能指标方面更具竞争性。     

Numerical analysis of the piston secondary dynamics in reciprocating compressors

In this study, a numerical analysis for the piston secondary dynamics of small refrigeration reciprocating compressors is performed. In general, the length of cylinder in this class of compressors is shortened to diminish the frictional losses of the piston-cylinder system. So, the contacting length between piston and cylinder wall is in variable with the rotating crank angle around the BDC of the reciprocating piston. In the problem formulation of the piston dynamics, the variation in bearing length of the piston and all corresponding forces and moments are considered in order to determine the piston trajectory, velocity and acceleration at each step. A Newton-Raphson procedure was employed in solving the secondary dynamic equations of the piston. The developed computer program can be used to calculate the entire piston trajectory and the lubrication characteristics as functions of crank angle under compressor running conditions. The results explored the effects of some design parameters and operating conditions on the stability of the piston, the oil leakage, and friction losses.     

直联便携式空气压缩机技术进展

阐述了直联便携式空气压缩机的技术发展状况,介绍了直联机试验数据和特性,提出了改进措施和发展方向。     

一种基于活塞杆动态能量指数的故障监测诊断方法

活塞杆是往复机械核心运动部件,在大载荷气体力、往复惯性力作用下易发生疲劳断裂,进而导致活塞撞缸、压缩介质外泄、着火爆炸等恶性事故发生。活塞杆运行状态的有效监测是避免恶性故障发生的关键。本文基于在线监测系统数据提取了活塞杆轴心动态能量指数,用以评价活塞杆实际运行状态,通过实测活塞杆纵向与横向位移信号,计算活塞杆轴心运行轨迹,获得轴心在纵向与横向上的瞬时运动能量,结合常规活塞杆位移监测信号,可对典型的磨损故障、松动故障与断裂故障进行故障预警。实际故障案例数据验证了本文方法的有效性。     

Dynamic behavior analysis of reciprocating compressor with subsidence fault considering flexible piston rod

Subsidence wear is inevitable in a reciprocating compressor system, but how to induce body vibration is not clear. We investigated the dynamic behavior of a reciprocating compressor system with subsidence fault considering a flexible piston rod. The flexible piston rod was modeled as a cantilever beam. The dynamic model, in which the influence of the subsidence size, variational cylinder pressure, impact effects and piston rod flexibility are taken into account, was established. Influences of the four parameters including subsidence size, vertical force of flexible piston rod, cylinder pressure and crankshaft speed were analyzed in the dynamic response. Numerical results reveal that with the change of the four parameters, the existence of subsidence fault has a significant effect on the displacement, velocity and acceleration of the crosshead in the transverse direction, but only conspicuously affects the acceleration in the longitudinal direction. In addition to cylinder pressure, the larger the values of the other three parameters, the greater the influences. The cylinder pressure is a time-varying working load. Not only the cylinder pressure but also the open/close time of the valves and change rate of the pressure all affect the dynamic behavior of the system with subsidence. Meanwhile, the change in the vertical force of the flexible piston rod has a remarkable effect on the jump position of the crosshead, but the effect of other parameters is not obvious. In addition, the changes of parameters produce obvious influences on the impact force and the impact range of the crosshead. The stability of the reciprocating compressor system was studied using Poincaré portraits method. The result shows that the system with subsidence fault has chaotic behavior.     

斯特林机活塞杆帽式组合密封动密封性能分析

为研究斯特林发动机活塞杆无油润滑帽式组合密封的动密封性能,利用有限元分析软件Abaqus建立帽式密封的二维轴对称有限元模型,基于系统实际工况,研究工质压力对帽式密封性能的影响,得到不同压力下的有效密封区域。静态密封性能分析结果表明,帽式密封环与活塞杆的接触应力是密封的关键,动态密封性能分析结果表明,两者接触应力和密封区域随压力增大而增大,且外行程接触应力略大于内行程。通过热力耦合动态仿真模拟,分析环境温度、摩擦因数、往复运动速度对动密封性能的影响。结果表明:环境温度对帽式密封温度场影响不大,热源主要来自摩擦热;往复运动速度对其密封性能影响也不大,而摩擦因数的影响较大,摩擦因数越小,帽式密封的密封效果越好,使用寿命越长。     

纳米NiFe_2O_4与OLFs冷冻机油对往复式冰箱压缩机性能的影响

采用MINICER 993.0490分散机将纳米铁酸镍(n-NiFe_2O_4)和纳米洋葱状富勒烯(onion-like fullerenes,OLFs)添加到KFR22中制备出纳米冷冻机油。采用SRV(II)摩擦磨损试验机测试了该冷冻机油在冰箱压缩机工况下往复运动的润滑性能。依据SH/T0762-2005和GB/T5773-2004规定的测试方法和条件,对采用此纳米冷冻机油冰箱用往复压缩机性能进行了对比检测。结果表明:采用此纳米冷冻机油后压缩机的平均性能系数COP由1.5提高至1.58,增加5.3%。     

四列氮氢气往复压缩机外力及其平衡的分析与计算

以4M50-27.3/18.5-260型氮氢气往复压缩机为研究对象,分析了作用在其曲柄连杆机构上的各作用力,从振动的角度对其受力进行分析与分类,可知往复惯性力、旋转惯性力及倾覆力矩能传到机器外部而引起压缩机的振动,属于“外力（或外力矩）”,并用Matlab软件,计算分析且绘制了压缩机列的气体力、往复惯性力、往复摩擦力和活塞力图.利用添加基础或弹性支承或者通过各列曲拐错角的合理配置的方法,对引起振动的外力进行平衡,有效减小机器的振动与噪声.