武鑫（中國(guó)石油蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

往復(fù)式壓縮機(jī)導(dǎo)向環(huán)創(chuàng)新

武鑫（中國(guó)石油蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

往復(fù)式壓縮機(jī)是煉油廠的重要設(shè)備，本文對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)活塞的導(dǎo)向環(huán)運(yùn)行期間存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并通過(guò)對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)活塞、活塞導(dǎo)向環(huán)改造，解決了導(dǎo)向環(huán)使用壽命時(shí)間過(guò)短的問(wèn)題，大大減少了維護(hù)費(fèi)用。

往復(fù)式壓縮機(jī)；活塞；導(dǎo)向環(huán)；改造

1 往復(fù)式壓縮機(jī)的工作原理

往復(fù)式壓縮機(jī)是靠活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)獲得壓縮空氣的，主要由氣缸、活塞桿、曲軸、吸氣閥、排氣閥等組成。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)曲軸和活塞桿將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，空氣壓縮機(jī)完成吸氣、壓縮、排氣三個(gè)過(guò)程。

壓縮空氣主要靠上述三個(gè)過(guò)程，但實(shí)際上排氣終了時(shí)，氣缸和活塞之間仍有一定間隙，以防止活塞撞擊氣缸和氣閥，這一間隙的容積稱為余隙容積。由于余隙的存在，在排氣終了時(shí)缸內(nèi)仍有少量高壓氣體，當(dāng)活塞自左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，排氣閥首先關(guān)閉，隨著缸內(nèi)容積加大，殘存的高壓氣體膨脹，壓力降低，直到缸內(nèi)壓力降到大氣壓力以下，吸氣閥才打開(kāi)，開(kāi)始吸氣。從排氣閥關(guān)閉到吸氣閥打開(kāi)的這一過(guò)程稱為膨脹過(guò)程。確切地說(shuō)，空氣壓縮機(jī)在實(shí)際工作中每一次循環(huán)要經(jīng)歷膨脹、吸氣、壓縮和排氣四個(gè)過(guò)程。

2 問(wèn)題及分析

活塞導(dǎo)向環(huán)現(xiàn)場(chǎng)檢修維護(hù)一般選擇直接進(jìn)行更換。因此檢維修的產(chǎn)生的費(fèi)用主要是在導(dǎo)向環(huán)的采購(gòu)上。如果能增加導(dǎo)向環(huán)的使用壽命，則能夠有效的降低檢修維護(hù)費(fèi)用。

圖1：活塞示意圖

如圖所示，往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞在正常運(yùn)行過(guò)程中呈往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)向環(huán)的作用是避免活塞與缸套在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生直接接觸摩擦，保證缸套和活塞的完好性。因此伴隨著機(jī)組的運(yùn)行、活塞的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向環(huán)勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生磨損，為了避免因?qū)颦h(huán)磨損過(guò)度導(dǎo)致活塞與缸套直接磨損的情況的發(fā)生，需要更換新的活塞導(dǎo)向環(huán)。

由于活塞體本身重量較重，在正常運(yùn)行過(guò)程中，活塞體不僅受到由拉桿傳遞過(guò)來(lái)的推拉力，還受到自身重力的向下作用，因此活塞導(dǎo)向環(huán)的工作部位主要是在活塞的下半部，最易產(chǎn)生磨損的部位也在活塞的下半部。由于導(dǎo)向環(huán)在活塞體槽內(nèi)存在軸向間隙，且沒(méi)有定位措施，所以壓縮機(jī)在正常工作狀態(tài)下，導(dǎo)向環(huán)與活塞可能會(huì)產(chǎn)生相對(duì)的周向位移，即導(dǎo)向環(huán)在活塞上可能會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此導(dǎo)向環(huán)會(huì)出現(xiàn)摩擦不均勻的現(xiàn)象。按照以往的檢修習(xí)慣，一旦拆檢時(shí)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向環(huán)某一部位磨損量過(guò)大，就必須將其更換，這樣無(wú)法充分利用導(dǎo)向環(huán)的其他部位，會(huì)造成配件的浪費(fèi)。

3 解決方案

現(xiàn)在我們將活塞與導(dǎo)向環(huán)進(jìn)行改造：在活塞上安裝2個(gè)埋頭銷，在導(dǎo)向環(huán)上打2個(gè)凹坑。使導(dǎo)向環(huán)無(wú)法在活塞上旋轉(zhuǎn)，保證導(dǎo)向環(huán)和活塞的同步性，這樣磨損就只會(huì)發(fā)生在活塞的下半部分，在使用一段時(shí)間后將導(dǎo)向環(huán)翻轉(zhuǎn)180°后繼續(xù)使用，原來(lái)在活塞上半圈磨損量極小的導(dǎo)向環(huán)就被安裝到活塞的下半部。

需要注意事項(xiàng)：在安裝完畢后，需要將活塞桿和十字頭處做好標(biāo)記，避免下次安裝時(shí)活塞在氣缸中安裝存在角度偏差，保證導(dǎo)向環(huán)工作位置基本不變。

這樣就可以使導(dǎo)向環(huán)在設(shè)備正常運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法在活塞上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證導(dǎo)向環(huán)與活塞的同步性，磨損就只會(huì)發(fā)生在活塞下半部分的導(dǎo)向環(huán)部位。在設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間達(dá)到導(dǎo)向環(huán)最低使用壽命前，對(duì)活塞及導(dǎo)向環(huán)進(jìn)行抽出檢查，并將導(dǎo)向環(huán)的方向翻轉(zhuǎn)180°后繼續(xù)使用，原來(lái)在活塞上半部分磨損量最小的導(dǎo)向環(huán)部位就被安裝到活塞的下半部繼續(xù)使用，這樣就能將導(dǎo)向環(huán)的使用壽命延長(zhǎng)近一倍，大大提高了配件的利用率。

通過(guò)此項(xiàng)對(duì)配件使用方法及局部的優(yōu)化改進(jìn)，不僅延長(zhǎng)了配件使用壽命，提高了配件的利用率，保證了設(shè)備及裝置的正常平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)還說(shuō)明了在不影響設(shè)備正常運(yùn)行參數(shù)的前提下，只要通過(guò)合理的方式方法對(duì)相應(yīng)的零部件進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的影響，其使用狀況也會(huì)得到很大的改善。

此外，為了徹底解決活塞導(dǎo)向環(huán)磨損情況的不確定性的問(wèn)題，同時(shí)能夠幫助我們隨時(shí)監(jiān)測(cè)活塞下沉的程度，在條件允許的情況下，建議在活塞拉桿部位安裝活塞下沉報(bào)警裝置。當(dāng)活塞下沉量達(dá)到報(bào)警裝置的預(yù)設(shè)值時(shí)，說(shuō)明活塞導(dǎo)向環(huán)的磨損量已經(jīng)十分接近允許的最大磨損量了，此時(shí)我們就應(yīng)該盡快安排對(duì)其進(jìn)行停機(jī)檢查了，這樣就能夠充分保證設(shè)備的完好性，從而保證裝置的正常生產(chǎn)。

4 運(yùn)行效果及意義

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行觀察，導(dǎo)向環(huán)可以滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，原導(dǎo)向環(huán)使用壽命為3500～4000小時(shí)，改進(jìn)后使用壽命可達(dá)7000～8000小時(shí)，導(dǎo)向環(huán)使用壽命延長(zhǎng)了一倍，提高了配件的利用率，節(jié)省了大量的配件費(fèi)用，同時(shí)為配件采購(gòu)爭(zhēng)取了時(shí)間，保證了裝置的正常平穩(wěn)運(yùn)行。

通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)，使本煉廠的該類備件的備件比例較改進(jìn)前的資金占用比例減少了三分之一，降低了備件庫(kù)存占用的資金量。

5 經(jīng)濟(jì)效益

目前第二聯(lián)合車(chē)間共13臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)，所需共計(jì)導(dǎo)向環(huán)48件，平均采購(gòu)單價(jià)為0.186萬(wàn)美元；活塞體24件，平均采購(gòu)單價(jià)約為1.5萬(wàn)美元；缸套24件，平均采購(gòu)單價(jià)為0.95萬(wàn)美元。原更換周期為4000小時(shí)（按每年2次計(jì)算），消耗費(fèi)用135.456萬(wàn)美元，改造后更換周期為8000小時(shí)（按每年1次計(jì)算），消耗費(fèi)用67.728萬(wàn)美元/年，約合人民幣465.29萬(wàn)元，配件消耗費(fèi)用降低100%。