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(shè)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(yīng)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(dāng)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)異常現(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(yīng)選用適宜的進排氣消聲器。空壓機進氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進氣消聲器應(yīng)選用抗性結(jié)構(gòu)或以個、抗性為主的阻抗復(fù)合式結(jié)構(gòu)。空壓機的排氣氣壓大，氣流速度高，應(yīng)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(shè)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(yīng)選用適宜的進排氣消聲器。空壓機進氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進氣消聲器應(yīng)選用抗性結(jié)構(gòu)或以個、抗性為主的阻抗復(fù)合式結(jié)構(gòu)。空壓機的排氣氣壓大，氣流速度高，應(yīng)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(shè)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(dǎo)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(dāng)。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(dǎo)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(dāng)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(yīng)力集中在環(huán)形塞頭的凸點處， 所以容易導(dǎo)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(dǎo)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(shè)備。空氣壓縮機與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機是往復(fù)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(yīng)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(gòu)， 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(dāng)；
　　（ 3） 環(huán)形塞凸出。
　　2 膜片的技術(shù)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(shù)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(shè)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(dǎo)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(shè)計(design)要求的強度 560Mpa， 達到了使用要求。通過技術(shù)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(yù)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(yù)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(yù)緊力為 120N.通過技術(shù)改造后四個月的使用與檢修記錄看， 因氣閥閥蓋的預(yù)緊力不當(dāng)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(shù)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(dāng)于膜頭出口孔至閥座底之間的厚度。通過技術(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shè)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)。