黃金鑫

（中國石化上海石油化工股份有限公司，上海　200540）

1　引言

軸瓦是往復壓縮機中關鍵部件之一，其功能的好壞直接影響壓縮機的運行。壓縮機運行過程中，軸瓦承受來自活塞或者曲軸上周期性變化的載荷，沖擊力較大，受力很不均勻、設計不合理或潤滑不充足時很容易磨損。

中國石化上海石油化工股份有限公司2#芳烴裝置加氫裂化氫氣增壓機GB104 （型號為KSB2H25A44T），是該裝置的關鍵設備，其作用是將氫氣從2~2.4 MPa壓縮至生產所需的5.5 MPa，并送入反應系統。壓縮機選用對稱平衡型往復壓縮機，一級兩列壓縮。

該裝置于1984年開工，機組GB104運行一直較為穩定，2015年8月工人巡檢時發現機組振動大，中體十字頭處有異響，拆機檢查后發現小頭瓦磨損嚴重。連桿大頭瓦和小頭瓦損壞，且原裝進口軸瓦極為昂貴。綜合考慮軸瓦價格和可靠性等因素，決定在充分分析小頭瓦出現故障原因的基礎上，對連桿小頭瓦實施國產化改造。

2　故障原因分析

2.1 現場情況

2015年8月18日，巡檢人員在對壓縮機周圍進行正常巡檢時，發現中體附近出現異響，迅速停機檢查，發現小頭瓦磨損嚴重，軸瓦內表面合金大面積剝落。

2.2 原因分析

經過對破損軸瓦組件的化學成分分析，其材料的化學成分SnSb11Cu6基本滿足GB/T1174-92標準中對其的要求；檢測磨損軸瓦材料硬度為HB31-32，滿足產品設計HB≥27的要求，因此材料和加工沒有問題。

檢維修人員將另一列氣缸的軸瓦也拆開，經過測量，發現連桿小頭內徑有差別，導致故障軸瓦與十字頭銷的間隙達到0.25 mm，而允許間隙僅為0.07~0.126 mm。

2.3 機理分析

通過對故障軸瓦的磨損外觀進行分析，發現軸瓦表面的合金剝離位置產生了撕裂、有塊狀和點狀的剝落，剝落的部位還有不規則的合金層。由于配合間隙過大，軸瓦工作表面載荷分布不均勻產生局部峰值壓力，潤滑油脈沖過度壓力波動，伴以高壓力梯度，導致超過軸瓦的疲勞極限，造成合金疲勞剝落；潤滑油不能形成有效的油楔，潤滑性能降低，局部潤滑部位溫升會加大，急劇降低合金的摩擦性能，極大地加速瓦片失效，縮短瓦片使用壽命。

3　故障處理

此次故障主要由于連桿小頭加工尺寸的誤差導致小頭瓦與十字頭銷配合間隙過大，從而導致小頭瓦磨損嚴重。因此必須將連桿小頭重新加工，使兩套連桿的加工尺寸完全一樣，再重新設計和加工小頭瓦。

（1） 先將大頭瓦拆卸，用高精度三維四坐標龍門鏜銑床上將小頭瓦鏜掉，保證連桿本體不受損傷；

（2） 保證連桿大小孔水平（符合美國石油API標準）的前提下圓整小孔尺寸，且兩根連桿經過機加工后尺寸必須完全相同；

（3） 根據Z新的連桿小孔尺寸，設計和加工新軸瓦，材料采用鋁鎂合金薄壁瓦。

4　鋁鎂合金薄壁瓦的特點

薄壁瓦得到了越來越廣泛地應用，相對于厚壁瓦，薄壁瓦具有彈性大，比壓小，導熱快，精度高等特點：

（1） 彈性大：厚壁瓦的總厚度較大，其內徑與厚度的比值較小，剛性好，而薄壁軸瓦的厚度較小，內徑與軸瓦厚度的比值相對較大，進而彈性較大，容易變形。因此，薄壁瓦承載適應性較好，在一定范圍內，能夠根據軸頸的形狀調整配合表面，不需要刮瓦。

（2） 比壓小：比壓指的是軸瓦單位面積上所承受的載荷。薄壁軸瓦的比壓一般設計得比較小，因而可靠性比較高。即使在壓縮機轉數比較高的情況下，也能夠達到或者接近潤滑油的潤滑條件，保證壓縮機長期持續工作，延長使用壽命。

（3） 導熱快：在壓縮機啟機或停機時，壓縮機不可避免的會出現供油不足、潤滑不充分的情況，使摩擦副出現邊界摩擦和半液體摩擦的現象。薄壁軸瓦正是采用了導熱快的材料，且它的鍍層很薄，進一步加快了導熱，從而減小了啟停機時對軸瓦的沖擊，提高了系統的可靠性。

（4） 精度高：鋁鎂合金的鍍層非常薄，它與軸頸的良好接觸應由精加工來確保，以改善軸瓦與軸頸承載狀況。由于薄壁瓦自身具有的特點，因此必須針對其特點進行安裝檢修，否則將造成一系列故障。圖1即為連桿小頭瓦。

5　使用效果

經過改造的連桿和軸瓦于2015年12月投入使用，至今已連續運行9個月，效果和壽命完全能夠與進口?品媲美，可靠性甚至比進口產品更好，而價格只有進口產品的1/3。

6　結語

通過對GB104連桿小頭瓦磨損嚴重等現象的分析，發現連桿小孔的加工誤差較大是導致軸瓦損壞的主要原因。連桿經過精加工后，采用彈性大、比壓小、導熱快、精度高的?鎂合金薄壁瓦后，使用效果和壽命完全能夠與原裝進口軸瓦相媲美，達到了國產化改造及降低采購成本的目標。

來源：《壓縮機技術》2016年第6期