空壓機膜片泄漏問題的研究與解決

　　引言

　　C 4204 空氣壓縮機是乙烯高壓裝置的重要設備， 為隔膜式壓縮機， 它的作用是壓縮空氣作引發(fā)劑注入二次壓縮機入口管線， 向反應器前端提供可計量的空氣。昆山空壓機是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機，在其中水或其它液體當作活塞來壓縮氣體，然后將氣體排出。其入口壓力(pressure)為 0. 5Mpa， 出口壓力為 
　　2
　　8. 1Mpa， 驅(qū)動電機功率為
　　5. 5KW.
　　高壓 C 4204 空氣壓縮機在茂名乙烯廠使用過程中， 氣室膜頭常常出現(xiàn)異?，F(xiàn)象， 檢修頻繁， 平均間隔七天檢修一次， 膜片總的使用壽命為 600h； 同時對比國內(nèi)大慶石化總廠、燕山乙烯廠同類壓縮機的運行情況， 其膜片使用壽命均能達到 2 000h.通過現(xiàn)場檢修統(tǒng)計數(shù)據(jù)情況分析， 影響(influence) C 4204 空氣壓縮機運行周期主要問題是： 膜片泄漏。昆山空壓機保養(yǎng)主要噪聲源是進、排氣口，應選用適宜的進排氣消聲器?？諌簷C進氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進氣消聲器應選用抗性結(jié)構或以個、抗性為主的阻抗復合式結(jié)構?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應在空壓機排氣口使用小孔消聲器
　　1 膜片泄漏原因分析
　　通過檢修記錄和現(xiàn)場設備實物分析(Analyse)后對比， 針對膜片壽命低的問題的各方面進行分析， 找出所有造成膜片泄漏的末端因素。昆山空壓機保養(yǎng)主要噪聲源是進、排氣口，應選用適宜的進排氣消聲器?？諌簷C進氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進氣消聲器應選用抗性結(jié)構或以個、抗性為主的阻抗復合式結(jié)構?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應在空壓機排氣口使用小孔消聲器根據(jù)其工作原理， 造成膜片泄漏的原因通常有如下幾種：
　　1） 膜頭強度不夠。經(jīng)過現(xiàn)場驗證， 膜頭出氣口的位置（position )由于較薄， 抗變形能力差， 強度不足， 經(jīng)過強度計算， 其強度為 258Mpa， 因而達不到設計要求的560Mpa 的強度， 同時由于螺栓的緊力過大， 超過要求的 720N m， 因而使用過程中膜頭受壓力后向外變形， 造成膜頭弧面突起， 不能保持膜頭弧面的完整性， 致使膜頭弧面的弧度發(fā)生變化； 因為膜頭變形， 導致膜片(Diaphragm)在工作過程中容易損壞， 而產(chǎn)生裂紋造成膜片泄漏。結(jié)論： 膜頭強度不夠是主因。
　　2） 氣閥閥蓋緊力不當。經(jīng)過現(xiàn)場驗證， 在檢修吸排氣(Exhaust)閥的過程中， 需要更換的O形密封圈較多， 因此在把緊閥蓋過程中， 壓縮余量較大， 力度不夠， 就造成壓不緊氣閥而使氣閥O形密封圈密封效果(xiàoguǒ)不良，導致(cause)氣閥漏氣； 上得太緊， 就造成環(huán)形塞凸出膜頭， 致使膜片破裂。結(jié)論： 氣閥閥蓋緊力不當是主因。
　　3） 工作油壓過高。通過現(xiàn)場檢查系統(tǒng)油路， 油路堵塞， 油止回閥、溢流閥， 溢流閥調(diào)節(jié)失效， 會使工作油壓過高， 影響(influence)膜片的正常(normal)工作； 根據(jù)使用四個月的操作記錄(jì lù)統(tǒng)計計算， 由于工作油壓造成膜片泄漏的機率小于0. 3%.結(jié)論： 工作油壓過高不是主因。
　　4） 吸排氣閥損壞。昆山空壓機維修在啟動前，首先啟動油泵控制系統(tǒng)，油泵控制系統(tǒng)啟動后保證空壓機各潤滑部件潤滑良好，同時油泵控制系統(tǒng)可通過內(nèi)置的溫控閥來調(diào)節(jié)內(nèi)部油壓和油溫，以滿足系統(tǒng)需要。通過(tōng guò)現(xiàn)場驗證出入口閥損壞的主要造成流量波動， 對膜片的正常工作影響不大， 根據(jù)使用四個月的操作記錄統(tǒng)計計算， 由于吸排氣閥損壞造成膜片損壞的機率小于 0. 5%.結(jié)論： 吸排氣閥損壞不是主因。
　　5） 環(huán)形塞凸出。通過現(xiàn)場調(diào)查驗證(Experimental)， 由于環(huán)形塞凸出膜頭， 膜片在工作過程(guò chéng)中， 應力集中在環(huán)形塞頭的凸點處， 所以容易導致膜片裂紋， 膜片裂紋點就在環(huán)形塞頂端壓痕處。結(jié)論： 環(huán)形塞凸出是主因。
　　6） O形密封圈材料品質(zhì)不合適。經(jīng)過調(diào)查(survey)驗證， 由于檢修(Overhaul)時所使用的O形密封圈的材質(zhì)不一樣， 截面直徑加工不統(tǒng)一， 尺寸有 160 
　　4. 2mm 的、有 159 
　　4. 5mm 的， 在更換(replace)密封圈后， 把緊螺栓時O形密封圈的壓縮量存在著不穩(wěn)定， 在工作(gōng zuò)過程中容易造成密封圈變形， 而導致密封效果不良， 出現(xiàn)漏油漏氣現(xiàn)象， 對空氣壓縮機的運行狀況有一定的影響(influence)， 但沒有造成膜片裂紋。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類似。大多數(shù)空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。結(jié)論： O形密封圈材料品質(zhì)不合適不是主因。
　　7） 膜片的質(zhì)量不良。C 4204 空氣壓縮機(compressor)的膜片是金屬膜片， 是三膜片結(jié)構， 每塊膜片的厚度約為0. 5mm.
　　油壓側(cè)膜片(Diaphragm)與氣壓側(cè)膜片形式是一樣的， 都具有平整平面， 中間側(cè)膜片開有泄漏通道， 其目的是氣體或液體(liquid)可以流出和可以探測到。通過調(diào)查， C 4204 空氣壓縮機膜片， 雖然生產(chǎn)廠家(factory)不同， 所用的材料有所不同， 膜片的彈性、強度不一樣， 但是通過現(xiàn)場驗證， 膜片能正常使用。結(jié)論： 膜片的質(zhì)量差不是主因。
　　通過以上的分析論證， 得出了造成 C 4204 空氣壓縮機膜片泄漏的主要原因是：
　?。?1） 膜頭強度不夠；（ 2） 氣閥閥蓋緊力不當；
　?。?3） 環(huán)形塞凸出。
　　2 膜片的技術改造措施
　　針對造成空氣壓縮機(compressor)膜片、膜頭泄漏的主因， 提出了技術改造措施（指針對問題的解決辦法)。
　　2. 1 對原膜頭進行重新設計改造加工
　　針對膜頭變形， 對 C 4204 空氣壓縮機原膜頭進行尺寸(size)測量， 并就其變形原因進行分析后， 發(fā)現(xiàn)由于膜頭頂部與出入口閥座底部之間的厚度過小， 導致抗沖擊和抗疲勞強度不足， 經(jīng)強度計算， 并在確保安全系數(shù)前提下由原厚度 
　　9. 5mm 增加至 
　　15. 5mm；同時， 因閥座孔深度減少， 閥及其支撐筒套尺寸不變， 出口法蘭蓋螺栓則需要相對加長約 6mm.
　　膜頭改造后， 其強度由原來的 258Mpa 提高(到 712Mpa， 超過了設計(design)要求的強度 560Mpa， 達到了使用要求。通過技術改造后四個月的使用與檢修記錄看， 膜頭的損壞(damage)率為 0%， 造成膜片損壞率為 0%， 膜頭的運行狀況良好。
　　2. 2 改變氣閥閥蓋的預緊力
　　在檢查氣閥情況(Condition)時， 為了便于檢修(Overhaul)及備件加工， 對閥壓蓋螺栓進行了更換， 由原來的英制的 7 16 改為公制 M12 的螺栓； 在對閥壓蓋螺栓進行更換后， 對閥壓蓋螺栓的預緊力在確保密封的前提下進行改變，根據(jù)螺栓的公稱直徑得出預緊力為 120N.通過技術改造后四個月的使用與檢修記錄看， 因氣閥閥蓋的預緊力不當而造成膜片損壞機率為 0%， 實施(Implementation)效果良好。
　　2. 3 調(diào)整環(huán)形塞尺寸(size)
　　在更換膜片時， 采取先安裝出口閥， 并上緊壓蓋， 然后觀察環(huán)形塞是否凸出膜頭， 再根據(jù)實際凸出量，再次拆下環(huán)形塞調(diào)整。通過實施后， 很好地控制了環(huán)形塞的尺寸。從技術改造后四個月的使用與檢修記錄看， 環(huán)形塞造成膜片損壞機率小于0. 5%， 實施效果良好。
　　將環(huán)形塞先不裝上 O 形圈， 組裝環(huán)形塞并頂緊， 然后測量環(huán)形塞凸出量來調(diào)整環(huán)形塞尺寸， 使其不凸出膜頭， 也就是使環(huán)形塞凸頭高度相當于膜頭出口孔至閥座底之間的厚度。通過技術改造后四個月的使用與檢修記錄看， 措施實施后環(huán)形塞對膜片的破壞率為 0% ， 實施效果(xiàoguǒ)良好。
　　膜頭經(jīng)改造后， 環(huán)形塞的長度由原來的 
　　13. 5mm 增加 6mm 改變?yōu)?nbsp;
　　19. 5mm， 安裝后保持環(huán)形塞頭與出口孔上部有 2mm 左右的距離。措施實施后， 環(huán)形塞與膜頭底部保持有 2mm 的間隙， 保持在良好的狀態(tài)(status)下運行。通過技術改造后四個月的使用與檢修(Overhaul)記錄看， 沒有由于環(huán)形塞的問題(Emerson)造成膜片泄漏。
　　通過實施(Implementation)調(diào)整環(huán)形塞尺寸(size)措施后， 從技術改造后四個月的使用與檢修記錄看， 造成膜片泄漏的機率小于1%， 實施效果良好。
　　3 結(jié)束語
　　通過(tōng guò)分析造成膜片泄漏原因與技術改造后， 對 C 4204 空氣壓縮機在隨后的四個月內(nèi)進行了跟蹤巡查， 各項運行參數(shù)指標均在標準(biāo zhǔn)范圍內(nèi)， 膜片沒有出現(xiàn)泄漏， 膜片的使用壽命(lifetime)從改造前的 600h 提高到改造后的 2 100h， 大大提高了膜片使用壽命。
　　通過對空氣(Basin air)壓縮機氣室膜頭進行改造， 降低了空氣壓縮機的檢修頻率和造成設備停車影響生產(chǎn)的隱患， 最大化減少了材料消耗， 減少了環(huán)境感染和物質(zhì)浪費， 取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益(Economic performance)。