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往复式压缩机在煤气制LNG的应用及故障分析

文档作者：吴传强王军文档来源：河钢集团邯钢华丰能源有限公司		点击数：	更新时间： 2025年10月03日
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经验交流
2025年第2期 Mechanical Management and Development No.2,2025
总第262期 机械管理开发 Total262
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2025.02.080
往复式压缩机在煤的应用及故障分析
吴传强，王军
（河钢集团邯钢华丰能源有限公司，氵河北邯郸056000)
摘要：往复式压缩机由于具有压缩比高（单级压比可达10以上）体积效率高（一般在85%以上）结构简单、可靠
性高、使用寿命长、制造成本较低、检修方便等优点，在天然气分厂利用焦炉煤气制LNG工艺中被广泛选用。通过
对LNG生产过程中遇到的机体轴端频繁漏油疑难问题、压缩机因供油受阻导致曲轴变形及轴瓦烧坏事故、气阀等
关键易损件故障导致的进排气温度压力异常等一系列常见故障进行分析总结，提出了相应的优化改进措施，促进
设备的长周期稳定运行。
关键词：往复式压缩机；LNG；漏油；主轴；轴瓦；气阀
中图分类号：TH45 文献标识码：A 文章编号：1003-773X(2025)02-0220-03
0 引言
天然气分厂生产工艺是将焦炉煤气通过净化、合
成、液化工序深加工制LNG,工序共有7台往复式压
缩机，分别为合成气压缩机、氮气压缩机和BOG压缩
机，它们在焦炉煤气深加工生产液化天然气工艺流程
中起着至关重要的作用，其正常运行与否直接决定着
整个LNG生产系统能否正常运行。往复式压缩机作
为将曲轴旋转运动转变为往复直线运动的机械设备，
由于承受交变载荷的作用，其工况复杂，易损件也较
多，故障率要比螺杆机、离心式压缩机高，因而日常的
运行管理、故障分析、优化改进变得尤为重要。通过对
往复式压缩机各种运行故障的分析优化，能够有效减
少机组的故障发生，更好地保障生产顺利开展
1行往复式压缩机机体轴端频繁漏油
合成气往复式压缩机C0102B,结构如图1所示，
机组自投用以来曲轴箱电机侧轴端漏油严重，厂家多
次指导处理效果甚微。可能导致轴端漏油的原因分析
及处理方案如下：
1)曲轴箱轴端密封变形老化或损坏，曲轴、端盖
及油封结构如图2所示。这是导致轴端漏油的最常见
原因，处理方法：拆卸曲轴端盖，取出轴端密封，若轴
端密封变形或损坏，更换备件恢复安装即可，安装时
轴端密封接头处最好处于水平中心线上方。
主电机
2级级
-
列四列
2级级
列列
图1 合成气压缩机结构
1一密封盖;2一轴封;3一轴封盖;4一曲轴
图2 曲轴、端盖及油封结构
2)油箱加注润滑油量不足或太多。曲轴箱润滑油
的加注量要合适，一般位于视镜液位计高度的
1/2~2/3处，加注量不足或太多都会导致润滑油泄漏。
3)机体呼吸阀不畅导致机体憨压引起轴端漏油。
机体顶部设置4个呼吸阀，用于曲轴箱的通风换气，
也可有选择地使用防爆阀装置来保护机体，以防止内
部压力的快速上升。呼吸阀内部设有滤芯和拉西环，
需检查滤芯是否堵塞、呼吸阀是否畅通，另外每年或
运行8000h需要清理1次呼吸阀，更换1次滤芯!。
4)曲轴箱轴端密封与曲轴同心度偏差大。经塞尺
测量，曲轴箱轴端密封与曲轴上部间隙为1mm，下部
紧贴。这种情况下，曲轴运行过程中，润滑油很容易在
轴封处发生泄漏。经调整，下部间隙略大于或等于上
部间隙。为了防止运行过程中由于振动或受力异常导
致端盖或油封错位导致间隙异常，经研究决定，间隙
调整正常后，在轴端压盖左右对称位置钻2个孔并安
装2个M10×80mm定位销。
5)回油孔加工尺寸偏小，回油不及时导致轴端漏
油。这就需要与厂家沟通核实相关尺寸是否与设计一
致,并且能够满足使用需求。
6)机组运行时内部产生的气旋对机身后盖回油
口产生压力作用，形成了一个压力平衡，导致后盖板
腔体内积油，运行一段时间后盖板内油量积满，从而
收稿日期：2024-08-13
第一作者简介：吴传强（1984一），男，湖北随州人，本科，毕业于西安工业大学机械设计制造及其自动化专业，工程师，从事天然气分
厂设备管理工作。
2025年第2期 吴传强，等：往复式压缩机在煤气制LNG的应用及故障分析 221：
由油封漏出。处理方案：在底部回油孔内部增加套管，
伸出平面，目的在于打破气压平衡，让油可以正常的
回流到油池；同时在机身后盖下半部件上，加工回油
槽,增加回油通畅性。
7)曲轴箱端盖、曲轴或轴封等备件设计或加工制
造缺陷，或配合偏差大导致轴端漏油。
2 C0102A合成气压缩机曲轴变形故障分析
2.1 事故经过
C0102A为天然气分厂4M45-119/3.7-24.038-I
型往复式压缩机，在设备安装调试完毕，相关专业人
员对气、油、水路、电气、仪表等各项基础操作检查到
位，油泵试连锁正常后，打开一回一、二回一回路开始
空负荷试车。启机过程中，现场人员突然发现机身顶
部呼吸阀出现明显冒烟情况。针对突发情况，现场操
作人员当机立断紧急停车。然而，即使如此，经中控界
面分析和拆卸检查确认（见图3），2级三列双连杆轴
瓦出现严重磨损,其他部位轴瓦也出现不同程度的磨
损。经研究决定,对曲轴和2级三列双连杆返厂检测。
检测结果：曲轴和2级三列双连杆发生变形，需要加
工新件后更换,损失严重[2-3]
图3 磨损严重的2级三列双连杆轴瓦
2.2 事故分析及预防优化措施
经分析现场确认，事故是由于润滑油路不畅引发
机体供油不足导致。本机的运动机构（曲轴、连杆、十
字头等）全部采用强制润滑，机身油池作为油箱，整个
润滑油系统由稀油站及管路组成。循环油箱内的润滑
油,由齿轮油泵(主、辅油泵)提压后,经冷却器、油过
滤器，分二路送压缩机，一路送人十字头、滑履、十字
头销、连杆小头衬套、经连杆中心孔至大头瓦流回机
身油池；另一路送人机身主轴承，润滑后的油经回油
管流回油箱，如此循环使用。
确认机身及油冷却器、过滤器及管路系统已进行
彻底清洗后，将合格的符合规定的润滑油注人油箱，
新油也需要过滤。油循环系统试运行结束后，应排放
掉全部污油，再次清洗机身、油冷却器、油过滤器等元
件，并注人合格的润滑油。
油系统试运行同时应进行外循环及内循环冲洗，
冲洗时应先将油冷却器、过滤器放空阀打开，将空气
排净后关闭，保证设备及管线全部充满润滑油。
油系统外循环冲洗应符合下列规定：油冲洗前应
将供油管接头拆开，冲洗时用临时塑料管将油送至机
身油池；冲洗前应将过滤器芯抽出，在临时回油管末
端处装人200目过滤网，并在油冲洗过程中及时更换
清洗；当末端过滤网无较大硬质颗粒后，将过滤器滤
芯重新安装，再次进行冲洗。冲洗过程中应根据情况
清洗过滤器滤芯及滤网。外循环油冲洗的合格标准为
在临时回油管末端处装人200目的过滤网，经连续运
行4h以上，每平方厘米可见软质颗粒不超过两点，
不得有任何硬质颗粒，可允许有少量纤维体[4]
油系统内循环冲洗应符合下列规定：油系统外循
环油冲洗合格后，将过滤器滤芯、管道正式复位，重新
启动油泵,进行内循环油冲洗；内循环油冲洗时，应检
查调整各供油点的油压、供油量及回油管的回油情
况，油系统应无泄漏。内循环油冲洗的合格标准为按
正常流程油循环不低于12h后，油过滤器前后压差
增值不应大于0.015MPa，滤网不得有颗粒状杂质及
软质污物，否则应清洗过滤器芯子继续冲洗，直至合格。
启动主机前，必须对油压报警联锁装置进行检验
与调试,其动作应准确可靠。防止运行过程中一台油
泵发生故障另一台油泵不能及时启动导致润滑油供
应不足引发事故。
润滑油系统通过回路管线上的自力式调节阀调
节油压，自力式调节阀的旁路设置截止阀，可以辅助
调节油压，但需要注意，调节截止阀时应缓慢动作并
时刻关注供油压力的变化，避免油压瞬时出现较大波
动，导致联锁停机。同时防止油压低导致润滑油供油
不足。
润滑油双筒过滤器设有压差就地压力表和远传
压力表，定期核对数值，发现异常及时排除，防止误
判。另外,压力差上限为0.07MPa,接近压差上限时及
时倒过滤器，防止油压低导致润滑油供油不足。
出现突然断油（例如油泵故障另一台不能及时启
动或油管逆止阀故障等）或压缩机某部位冒烟情况，
必须紧急停车，防止造成事故或事故扩大化。
3气阀故障
气阀作为控制气体进出压缩机气缸的组件，是往
复式压缩机核心部件之一，属于易损件，气缸内气体
的吸入和排出是通过气阀阀片的开闭来实现的。在阀
片两侧气体压力差的作用下自动开启，在升程限制器
上弹簧力的作用下自动关闭。气阀质量及工作稳定性
直接影响到压缩机的吸排气量、吸排气温度压力、能
耗和设备运转的稳定性、可靠性。气阀的设计是否合
理、使用是否得当、使用寿命长短是决定往复式压缩
机能否长周期运行的必要条件。据统计，往复式压缩
机由于气阀损坏而引起的停机事故占非计划停机的
40%以上。
Ap ion
222· jxglkfbjb@126.com 第40卷
机械管理开发
3.1 气阀故障导致的现象
1)吸气阀泄漏或密封垫损坏导致吸气压力高、吸
气温度高。
2)压缩机下一级的吸气阀泄漏或垫损坏导致排
气压力高。
3)压缩机吸、排气阀泄漏或垫损坏导致排气压力低。
4)压缩机下一级的吸气阀泄漏或垫损坏，导致压
缩比加大，引起排气温度高。
5）吸、排气阀泄漏或垫损坏导致排气量减小。
6)气阀余隙增大导致排气量减小。
7）气阀余隙减小导致排气量增大。
8)吸、排气阀弹簧力不匹配或气阀通道面积阻塞
从而气阀阻力大，导致异常的功率消耗。
9)细小的颗粒带人气阀，造成气阀弹簧迅速损坏；
或介质中含有不饱和烃在高温下产生聚合反应,并进一
步碳化，从而加速气阀磨损，缩短气阀的使用寿命。
3.2 预防及维护措施
1)认真、细心点检，通过蛛丝马迹提前发现气阀
故障。气阀工作是否正常，可以从声响、温度及压力的
变化等情况反映出来。现场点检听声音，用听诊棒逐
个听，正常的阀和故障阀声音有差异，通过多听积累
经验，分辨出气阀故障与否；用岗位配备的测温枪测
量气阀温度，当然气阀温度升高原因很多，例如活塞
环磨损气缸串气也会影响气阀温度。要综合判断，前
一级气阀和后一级气阀会相互影响；通过中控压缩机
吸排气温度、压力等参数变化监控气阀运行状态，提
前发现问题提前处理,将事故消除在萌芽状态。
2)必要时或定期检查全部进、排气阀，进行清洗
和验漏。换气阀弹簧时应一次全部换新，严禁新旧弹
簧混合使用。同一气阀的弹簧自由高应相等,对同一
个气阀，同一个安装位置的气阀弹簧其自由高度差不
应超过0.2mm，以便获得阀片最佳的均匀运行特性，
弹簧在弹簧孔中应无卡滞和歪斜现象。检修时气阀要
正确安装，安装气阀前，全面清洗气阀的每个零件，注
意保护气阀的密封面。组装完成的气阀组件应用煤油
做密封性试验，允许滴状渗漏，但不得形成线状流尚
式渗漏。安装气阀时需复检阀片，是否活动灵活，不允
许有卡滞现象。气阀连接螺栓安装时应拧紧，严禁松
动。气阀装入气缸时应注意吸、排气阀在气缸中的正
确位置，不得装反。配有压叉的气阀，安装时应调整卸
荷器阀杆长度，使其与气阀压盖的距离满足设计图纸
的规定,通常卸荷器阀杆端部应距离压盖顶部约2mm。
3）气阀材质（主要是阀片、弹簧）的选择，应该选
择最为合适的材质。阀片可采用工程塑料材质；弹簧
可采用进口的17-7PH弹簧钢丝卷制，并且经过严格
的热处理；阀座和阀片的密封面加工精度较高。阀片
的升程、弹簧力的大小直接影响气阀的压力损失和阀
片寿命。而弹簧力大小的确定与压缩机转速、气阀工
作压力、气阀中气体的流速、气阀运动元件质量的大
小、阀片升程等因素有关。
4)工艺条件保持稳定，定期检查人口过滤器滤网
完好性，防止滤网损坏，工艺介质中的杂质及不饱和
烃进人气阀。
4结语
通过对往复式压缩机运行故障及常见故障分析
得出：提高往复式压缩机运行可靠行应该从多方面考
虑，如设计、选材、维护等，工艺条件应尽量保持稳定，
不宜频繁变化；其次要加强巡检，对易发生故障部位
重点观察；对已发生故障进行分析进行总结，避免类
似故障再次发生；同时，时刻监控在线实时监测数据，
对其变化要立即作出相应判断、分析、处理，只有这样
才能让往复式压缩机长周期的安全平稳运行。
参考文献
[1] 孙嗣莹，陈洪俊.容积式压缩机技术手册[M].北京：机械工业出版
社,2005.
[2] 潘树林.往复式压缩机网状阀工作特性研究[D].西安：西安交通
大学,1996.
[3] 刘帅.往复式压缩机的维护与故障分析[J].装备维修技术，2019
(3):112.
[4] 王柏辉，吴健.往复式压缩机的维护与故障分析[J].甘肃科技，
2008(22):89-91. (编辑：王慧芳）
plication and Failure Analysis of Reciprocating Compressor in Gas-to-LNG Product
Wu Chuanqiang, Wang Jun
(Hesteel Group Handan Steel Huafeng Energy Co., Ltd., Handan Hebei 056000, China)
Abstract: Reciprocating compressors are widely used in the LNG production process using coke oven gas in natural gas plants due to the
advantages of high compression ratio (single-stage compression ratio can be more than 10), high volumetric efficiency (generally more than
85%), simple structure, high reliability, long service life, low manufacturing cost, and convenient maintenance, etc. The reciprocating
compressors are widely used in the LNG production process using coke oven gas in natural gas plants. By analyzing and summarizing a
series of common failures such as frequent oil leakage from the shaft end of the body, crankshaft deformation and axial tile burnout due to
the obstruction of oil supply to the compressor, and abnormal inlet and exhaust temperature and pressure caused by the failure of key
wearing parts such as gas valve, and proposing corresponding optimization and improvement measures during LNG production, we can
promote the long-term and stable operation of the equipment.
Key words: reciprocating compressor; LNG; oil leakage; main shaft; shaft tile; gas valve

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