黄金鑫

（中国石化上海石油化工股份有限公司，上海　200540）

1　引言

轴瓦是往复压缩机中关键部件之一，其功能的好坏直接影响压缩机的运行。压缩机运行过程中，轴瓦承受来自活塞或者曲轴上周期性变化的载荷，冲击力较大，受力很不均匀、设计不合理或润滑不充足时很容易磨损。

中国石化上海石油化工股份有限公司2#芳烃装置加氢裂化氢气增压机GB104 （型号为KSB2H25A44T），是该装置的关键设备，其作用是将氢气从2~2.4 MPa压缩至生产所需的5.5 MPa，并送入反应系统。压缩机选用对称平衡型往复压缩机，一级两列压缩。

该装置于1984年开工，机组GB104运行一直较为稳定，2015年8月工人巡检时发现机组振动大，中体十字头处有异响，拆机检查后发现小头瓦磨损严重。连杆大头瓦和小头瓦损坏，且轴瓦极为昂贵。综合考虑轴瓦价格和可靠性等因素，决定在充分分析小头瓦出现故障原因的基础上，对连杆小头瓦实施国产化改造。

2　故障原因分析

2.1 现场情况

2015年8月18日，巡检人员在对压缩机周围进行正常巡检时，发现中体附近出现异响，迅速停机检查，发现小头瓦磨损严重，轴瓦内表面合金大面积剥落。

2.2 原因分析

经过对破损轴瓦组件的化学成分分析，其材料的化学成分SnSb11Cu6基本满足GB/T1174-92标准中对其的要求；检测磨损轴瓦材料硬度为HB31-32，满足产品设计HB≥27的要求，因此材料和加工没有问题。

检维修人员将另一列气缸的轴瓦也拆开，经过测量，发现连杆小头内径有差别，导致故障轴瓦与十字头销的间隙达到0.25 mm，而允许间隙仅为0.07~0.126 mm。

2.3 机理分析

通过对故障轴瓦的磨损外观进行分析，发现轴瓦表面的合金剥离位置产生了撕裂、有块状和点状的剥落，剥落的部位还有不规则的合金层。由于配合间隙过大，轴瓦工作表面载荷分布不均匀产生局部峰值压力，润滑油脉冲过度压力波动，伴以高压力梯度，导致超过轴瓦的疲劳极限，造成合金疲劳剥落；润滑油不能形成有效的油楔，润滑性能降低，局部润滑部位温升会加大，急剧降低合金的摩擦性能，极大地加速瓦片失效，缩短瓦片使用寿命。

3　故障处理

此次故障主要由于连杆小头加工尺寸的误差导致小头瓦与十字头销配合间隙过大，从而导致小头瓦磨损严重。因此必须将连杆小头重新加工，使两套连杆的加工尺寸一样，再重新设计和加工小头瓦。

（1） 先将大头瓦拆卸，用高精度三维四坐标龙门镗铣床上将小头瓦镗掉，保证连杆本体不受损伤；

（2） 保证连杆大小孔水平（符合美国石油API标准）的前提下圆整小孔尺寸，且两根连杆经过机加工后尺寸必须相同；

（3） 根据的连杆小孔尺寸，设计和加工新轴瓦，材料采用铝镁合金薄壁瓦。

4　铝镁合金薄壁瓦的特点

薄壁瓦得到了越来越广泛地应用，相对于厚壁瓦，薄壁瓦具有弹性大，比压小，导热快，精度高等特点：

（1） 弹性大：厚壁瓦的总厚度较大，其内径与厚度的比值较小，刚性好，而薄壁轴瓦的厚度较小，内径与轴瓦厚度的比值相对较大，进而弹性较大，容易变形。因此，薄壁瓦承载适应性较好，在一定范围内，能够根据轴颈的形状调整配合表面，不需要刮瓦。

（2） 比压小：比压指的是轴瓦单位面积上所承受的载荷。薄壁轴瓦的比压一般设计得比较小，因而可靠性比较高。即使在压缩机转数比较高的情况下，也能够达到或者接近润滑油的润滑条件，保证压缩机长期持续工作，延长使用寿命。

（3） 导热快：在压缩机启机或停机时，压缩机不可避免的会出现供油不足、润滑不充分的情况，使摩擦副出现边界摩擦和半液体摩擦的现象。薄壁轴瓦正是采用了导热快的材料，且它的镀层很薄，进一步加快了导热，从而减小了启停机时对轴瓦的冲击，提高了系统的可靠性。

（4） 精度高：铝镁合金的镀层非常薄，它与轴颈的良好接触应由精加工来确保，以改善轴瓦与轴颈承载状况。由于薄壁瓦自身具有的特点，因此必须针对其特点进行安装检修，否则将造成一系列故障。图1即为连杆小头瓦。

5　使用效果

经过改造的连杆和轴瓦于2015年12月投入使用，至今已连续运行9个月，效果和寿命能够与进口?品媲美，可靠性甚至比进口产品更好，而价格只有进口产品的1/3。

6　结语

通过对GB104连杆小头瓦磨损严重等现象的分析，发现连杆小孔的加工误差较大是导致轴瓦损坏的主要原因。连杆经过精加工后，采用弹性大、比压小、导热快、精度高的?镁合金薄壁瓦后，使用效果和寿命能够与轴瓦相媲美，达到了国产化改造及降低采购成本的目标。

来源：《压缩机技术》2016年第6期