C 4204 空气压缩机是乙烯高压装置的重要设备， 为隔膜式压缩机， 它的作用是压缩空气作引发剂注入二次压缩机入口管线， 向反应器前端提供可计量的空气。其入口压力为 0. 5Mpa， 出口压力为 28. 1Mpa， 驱动电机功率为5. 5KW.
高压 C 4204 空气压缩机在茂名乙烯厂使用过程中， 气室膜头经常出现异常现象， 检修频繁， 平均间隔七天检修一次， 膜片总的使用寿命为 600h； 同时对比国内大庆石化总厂、燕山乙烯厂同类压缩机的运行情况， 其膜片使用寿命均能达到 2 000h.通过现场检修统计数据情况分析， 影响 C 4204 空气压缩机运行周期主要问题是： 膜片泄漏。
1 膜片泄漏原因分析
通过检修记录和现场设备实物分析后对比， 针对膜片寿命低的问题的各方面进行分析， 找出所有造成膜片泄漏的末端因素。根据其工作原理， 造成膜片泄漏的原因通常有如下几种：
1） 膜头强度不够。经过现场验证， 膜头出气口的位置由于较薄， 抗变形能力差， 强度不足， 经过强度计算， 其强度为 258Mpa， 因而达不到设计要求的560Mpa 的强度， 同时由于螺栓的紧力过大， 超过要求的 720N m， 因而使用过程中膜头受压力后向外变形， 造成膜头弧面突起， 不能保持膜头弧面的完整性， 致使膜头弧面的弧度发生变化； 因为膜头变形， 导致膜片在工作过程中容易损坏， 而产生裂纹造成膜片泄漏。结论： 膜头强度不够是主因。
2） 气阀阀盖紧力不当。经过现场验证， 在检修吸排气阀的过程中， 需要更换的O形密封圈较多， 因此在把紧阀盖过程中， 压缩余量较大， 力度不够， 就造成压不紧气阀而使气阀O形密封圈密封效果不良，导致气阀漏气； 上得太紧， 就造成环形塞凸出膜头， 致使膜片破裂。结论： 气阀阀盖紧力不当是主因。
3） 工作油压过高。通过现场检查系统油路， 油路堵塞， 油止回阀、溢流阀， 溢流阀调节失效， 会使工作油压过高， 影响膜片的正常工作； 根据使用四个月的操作记录统计计算， 由于工作油压造成膜片泄漏的机率小于0. 3%.结论： 工作油压过高不是主因。
4） 吸排气阀损坏。通过现场验证出入口阀损坏的主要造成流量波动， 对膜片的正常工作影响不大， 根据使用四个月的操作记录统计计算， 由于吸排气阀损坏造成膜片损坏的机率小于 0. 5%.结论： 吸排气阀损坏不是主因。
5） 环形塞凸出。通过现场调查验证， 由于环形塞凸出膜头， 膜片在工作过程中， 应力集中在环形塞头的凸点处， 所以容易导致膜片裂纹， 膜片裂纹点就在环形塞顶端压痕处。结论： 环形塞凸出是主因。
6） O形密封圈材质不合适。经过调查验证， 由于检修时所使用的O形密封圈的材质不一样， 截面直径加工不统一， 尺寸有 160 4. 2mm 的、有 159 4. 5mm 的， 在更换密封圈后， 把紧螺栓时O形密封圈的压缩量存在着不稳定， 在工作过程中容易造成密封圈变形， 而导致密封效果不良， 出现漏油漏气现象， 对空气压缩机的运行状况有一定的影响， 但没有造成膜片裂纹。结论： O形密封圈材质不合适不是主因。
7） 膜片的质量不良。C 4204 空气压缩机的膜片是金属膜片， 是三膜片结构， 每块膜片的厚度约为0. 5mm.
油压侧膜片与气压侧膜片形式是一样的， 都具有平整平面， 中间侧膜片开有泄漏通道， 其目的是气体或液体可以流出和可以探测到。通过调查， C 4204 空气压缩机膜片， 虽然生产厂家不同， 所用的材料有所不同， 膜片的弹性、强度不一样， 但是通过现场验证， 膜片能正常使用。结论： 膜片的质量差不是主因。
通过以上的分析论证， 得出了造成 C 4204 空气压缩机膜片泄漏的主要原因是： （ 1） 膜头强度不够；（ 2） 气阀阀盖紧力不当； （ 3） 环形塞凸出。
2 膜片的技术改造措施
针对造成空气压缩机膜片、膜头泄漏的主因， 提出了技术改造措施。
2. 1 对原膜头进行重新设计改造加工
针对膜头变形， 对 C 4204 空气压缩机原膜头进行尺寸测量， 并就其变形原因进行分析后， 发现由于膜头顶部与出入口阀座底部之间的厚度过小， 导致抗冲击和抗疲劳强度不足， 经强度计算， 并在确保安全系数前提下由原厚度 9. 5mm 增加至 15. 5mm；同时， 因阀座孔深度减少， 阀及其支撑筒套尺寸不变， 出口法兰盖螺栓则需要相对加长约 6mm.
膜头改造后， 其强度由原来的 258Mpa 提高到 712Mpa， 超过了设计要求的强度 560Mpa， 达到了使用要求。通过技术改造后四个月的使用与检修记录看， 膜头的损坏率为 0%， 造成膜片损坏率为 0%， 膜头的运行状况良好。
2. 2 改变气阀阀盖的预紧力
在检查气阀情况时， 为了便于检修及备件加工， 对阀压盖螺栓进行了更换， 由原来的英制的 7 16 改为公制 M12 的螺栓； 在对阀压盖螺栓进行更换后， 对阀压盖螺栓的预紧力在确保密封的前提下进行改变，根据螺栓的公称直径得出预紧力为 120N.通过技术改造后四个月的使用与检修记录看， 因气阀阀盖的预紧力不当而造成膜片损坏机率为 0%， 实施效果良好。
2. 3 调整环形塞尺寸
在更换膜片时， 采取先安装出口阀， 并上紧压盖， 然后观察环形塞是否凸出膜头， 再根据实际凸出量，再次拆下环形塞调整。通过实施后， 很好地控制了环形塞的尺寸。从技术改造后四个月的使用与检修记录看， 环形塞造成膜片损坏机率小于0. 5%， 实施效果良好。
将环形塞先不装上 O 形圈， 组装环形塞并顶紧， 然后测量环形塞凸出量来调整环形塞尺寸， 使其不凸出膜头， 也就是使环形塞凸头高度相当于膜头出口孔至阀座底之间的厚度。通过技术改造后四个月的使用与检修记录看， 措施实施后环形塞对膜片的破坏率为 0% ， 实施效果良好。
膜头经改造后， 环形塞的长度由原来的 13. 5mm 增加 6mm 改变为 19. 5mm， 安装后保持环形塞头与出口孔上部有 2mm 左右的距离。措施实施后， 环形塞与膜头底部保持有 2mm 的间隙， 保持在良好的状态下运行。通过技术改造后四个月的使用与检修记录看， 没有由于环形塞的问题造成膜片泄漏。
通过实施调整环形塞尺寸措施后， 从技术改造后四个月的使用与检修记录看， 造成膜片泄漏的机率小于1%， 实施效果良好。
3 结束语
通过分析造成膜片泄漏原因与技术改造后， 对 C 4204 空气压缩机在随后的四个月内进行了跟踪检查， 各项运行参数指标均在标准范围内， 膜片没有出现泄漏， 膜片的使用寿命从改造前的 600h 提高到改造后的 2 100h， 大大提高了膜片使用寿命。
通过对空气压缩机气室膜头进行改造， 降低了空气压缩机的检修频率和造成设备停车影响生产的隐患， 减少了材料消耗， 减少了环境污染和物质浪费， 取得了显著的社会效益和经济效益。
