活塞压缩机的抗磨与防锈及密封与润滑技术

2016-12-20崔亮

纯碱工业 2016年2期

关键词：往复式活塞环密封圈

崔亮

(大化集团大连碳化工有限公司，辽宁大连 116600)

活塞压缩机的抗磨与防锈及密封与润滑技术

崔亮

(大化集团大连碳化工有限公司，辽宁大连 116600)

从实际生产出发，在设备的运行过程中发现压缩机的活塞环导向环等易损耗部件更换频繁，对生产造成很大影响。本文通过对活塞式压缩机气缸摩擦的抗磨防锈，气缸和轴承的密封与润滑的研究与调整，并就设计和制造中的一些问题提出了有效的解决方法，减少了易损耗部件的更换次数并更好的保护气缸，防止气缸出现严重磨损。

活塞压缩机；抗磨；防锈；密封；润滑；改造

随着国民经济的高速发展，压缩机已经成为众多企业中的重要通用设备。压缩机是压缩气体提高气体压力并输送气体的设备，它广泛的应用于石油化工、空调制冷、纺织、冶炼、仪表控制、医药、食品等诸多行业。在化工生产中，大中型的往复式活塞压缩机及离心式压缩机已经成为生产中不可或缺的重要设备。由于往复式活塞压缩机有着热效率高、单位耗电量少、造价低廉、设计制造技术成熟等优点，我公司采用往复式活塞压缩机。但往复式活塞压缩机由于运动部件多结构复杂，导致检修工作量大，易损部件更换频繁。因此对压缩机的维护保养、减少易损部件的更换次数保证长期稳定运行已经成为每一个设备管理人员工作中的重点。

1 往复式压缩机简介

往复式压缩机是通过将曲轴旋转运动转换为活塞往复式运动的连杆机构。通过活塞的往复运动来改变气缸内的容积，使气缸内产生压力变化从而完成气体的吸气、压缩、排气、膨胀的过程。所以往复式压缩机是依靠机械运动来压缩气体体积从而实现提高气体压力。

2 抗磨与防锈

全无油空压机活塞的往复运动是在无润滑的条件下进行的，这就要求气缸、活塞和导向环抗腐蚀，又耐磨。要同时解决这两个问题，关键是选用合理的摩擦材料和制造工艺。

国外有用铝合金制造气缸，镜面经硬质氧化处理，再浸渍聚四氟乙烯(PTFE)效果较佳，但国内未见有成熟的工艺，而普遍采用合金铸铁制造气缸。然而防锈问题仍未能解决好。

从理论上分析，合金铸铁表面较稀松，与填充聚四氟乙烯的活塞环和导向环组成摩擦副时，容易产生薄膜转移，使气缸壁形成一层聚四氟乙烯薄膜，环与气缸之间的摩擦就变成了薄膜间的摩擦，摩擦系数随机降低，磨损减少。实践表明，气缸和环的材料配方及其制造工艺十分重要，否则就无法较好地同时解决防锈和抗磨间的问题。为了解决这个问题我公司与相关的生产厂家联系，经过协商在生产厂家提供的相关数据的前提下进行了进一步的研究和实践。经多次研究和实践我们最终选定以铜铬钼(Cu—Cr—Mo)合金铸铁制造气缸，以合理的填充聚四氟乙烯制造活塞环和导向环，辅以适当的制造工艺，就可以取得较满意的效果，有效的提高了气缸的抗磨耐腐性。在实验过程中我们发现，气缸表面的粗糙度要适当，过于粗糙，会加快环的磨损，过于光滑则难以形成薄膜层，环的磨损同样会加快。表1是WW-0.6/10和WW-0.9/7型机分别工作了527 h和627 h耐久性试验后环的磨损情况。

表1 WW-0.6/10和WW-0.9/7型机耐久性试验的磨损情况

一般情况下，环的初始磨损比正常时大，若以该摩擦副的极限磨损来计算，则活塞环寿命在7 000 h以上，导向环的寿命在9 000 h以上，完全可以满足使用的要求。

3 密封与润滑

往复式压缩机普遍采用接触式密封，密封形式是以活塞环来密封气缸内的高压气体，防止高压气体从活塞和气缸之间的间隙泄漏。气体泄漏往往会导致气体压力达不到预定压力及气量不足等后果，所以活塞环的密封效果对密封气缸的重要性不言而喻。其泄漏通道主要有三条：1)环的切口间隙；2)环与气缸壁的间隙；3)环与活塞环槽接触表面的间隙。环的切口形式有三种。

分别为直切口、斜切口、塔切口。其中斜切口要比直切口泄漏量要小，而塔切口的切口呈阶梯形，互相搭接，气体通过切口要经过两次曲折，故泄漏量比前两者都要大大减少。随着磨损增加，环的切口间隙会成正比地增大，直切口和斜切口环的切口会成为最主要的泄漏通道，因此对密封性要求高的全无油空压机选用塔切口最适宜。

有人认为活塞环对气缸壁的密封全靠气体的压力来实现，提出不设弹力环；也有人认为弹力环易出毛病不愿采用。这些观点起码在微型机上是不可取的。一个不容忽视的问题是活塞外圆表面在设备工作前必须紧贴在气缸壁上，否则在设备工作过程中会出现气体沿活塞环外圆表面流动致使环与气缸的间隙增大造成密封不严的严重后果。而填充聚四氟乙烯环的弹力极小，特别是直径小的环，更无法建立环的初始密封弹力，所以对弹力环的设置尤为重要，根据长时间的实践与诸多相关资料表明：增设弹力环将会有效的减少通过活塞环泄漏的高压气体。轴承也是全无油空压机的关键零件之一，除正确选用、保证质量、合理安装外，其密封性能、润滑质量及其装入量对机器的寿命均有直接的影响。

Ⅰ.阻塞密封 Ⅱ.节流密封1.弹力环 2.活塞环 3.活塞 4.气缸图1 密封结构

连杆大头及支撑曲轴的轴承大多数采用带密封圈的单列向心球轴承。值得注意的是，选用橡胶圈的比金属的好很多。因在新装或定期更换润滑油脂时，必然要将密封圈取出，而在拆装过程中，由于外力作用密封圈会产生变形的情况是不可避免的，但橡胶圈密封圈弹性好，外力消失后能够及时复原，而金属密封圈则由于局部永久变形而降低密封效果，甩出润滑油脂，引起机器的早期损坏。

连杆小头选用结构简单、摩擦系数小的滚珠轴承。为避免受力不均，同一根连杆小头上不宜用两个并列组合的形式，由于忽视此问题而引起的机器早期损坏的例子并不少见。采用单个双列有保持架的滚珠轴承可靠性较高，同时将活塞销做成空心，注入润滑油脂，可弥补滚珠轴承存脂量少的缺点。另外，在滚珠轴承两端装上填充聚四氟乙烯密封圈或皮碗可防止润滑油脂甩出，但结构形式要合理，否则会因密封不良造成滚珠轴承失油。