【壓縮機(jī)網(wǎng)】引言

 

　　“十二五”以來(lái)，煤層氣在非常規(guī)天然氣領(lǐng)域開(kāi)采占比加重，中石油在沁水盆地南部樊莊-鄭莊區(qū)塊進(jìn)行大規(guī)模煤層氣開(kāi)采，主要由進(jìn)口活塞壓縮機(jī)承擔(dān)煤層氣的增壓外輸。進(jìn)口壓縮機(jī)組因其操作簡(jiǎn)單、性能可靠、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)各大油田天然氣增壓領(lǐng)域擁有較大的使用量。區(qū)別于常規(guī)天然氣，煤層氣集輸具有進(jìn)氣壓力低、氣體中含有少量粉煤灰等雜質(zhì)加劇了活塞組件的運(yùn)行磨損，各壓縮機(jī)組陸續(xù)出現(xiàn)了活塞組件異常磨損失效的故障。然而，進(jìn)口活塞組件采購(gòu)成本高，采購(gòu)周期長(zhǎng)，對(duì)煤層氣的穩(wěn)定生產(chǎn)影響巨大。因此，研發(fā)、制造出可替代進(jìn)口活塞組件的國(guó)產(chǎn)活塞組件是大勢(shì)所趨。本文將對(duì)國(guó)產(chǎn)化活塞組件在進(jìn)口壓縮機(jī)上的研究應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
 

　　研制

 

　　在壓縮機(jī)中，活塞與氣缸構(gòu)成了壓縮容積，在常規(guī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上煤層氣壓縮機(jī)活塞側(cè)重要求如下：

 

　　（1）有足夠的強(qiáng)度和剛度，耐磨性好，可以存在少量煤灰；

 

　?。?）活塞與缸套有與現(xiàn)場(chǎng)工況匹配的z*佳配合間隙，活塞膨脹系數(shù)??；

 

　　（3）針對(duì)對(duì)稱平衡式兩級(jí)壓縮的壓縮機(jī)，活塞重量嚴(yán)格執(zhí)行API618標(biāo)準(zhǔn)要求；

 

　?。?）制造工藝性好，避免應(yīng)力集中。

 

　　利用從該進(jìn)口壓縮機(jī)中更換下來(lái)的廢舊21"活塞組件作為研究對(duì)象（如圖1所示），該活塞為雙作用組合結(jié)構(gòu)活塞。

 

 

　　1、材質(zhì)確定

 

　　該活塞組件在長(zhǎng)期運(yùn)行中，活塞環(huán)槽出現(xiàn)異常磨損，導(dǎo)致活塞環(huán)斷裂，無(wú)法繼續(xù)使用。經(jīng)取樣進(jìn)行晶相分析，獲得其密度為2.8g/cm3，其化學(xué)組分見(jiàn)表1。

 

 

　　經(jīng)過(guò)分析選用與之性能相符的鋁合金6061，使國(guó)產(chǎn)化的活塞的重量、抗腐蝕性等與進(jìn)口活塞一致。

 

　　2、確定工藝

 

　　進(jìn)口活塞的非加工面的光潔度非常高，機(jī)加工表面氣孔率非常低。通過(guò)查閱資料進(jìn)行分析，進(jìn)口活塞使用的鑄造工藝為低壓鑄造工藝。

 

　　3、時(shí)效處理

 

　　為預(yù)防成品活塞變形并提高活塞的加工性，需對(duì)毛坯進(jìn)行時(shí)效處理，至毛坯達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)后，再對(duì)毛坯進(jìn)行后續(xù)加工。

 

　　活塞加工過(guò)程中的精加工和比較重要的加工工序采用數(shù)控機(jī)床，粗工序采用普通車(chē)床加工，以提高活塞精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

 

　　4、探傷

 

　　因低壓鑄造常常會(huì)出現(xiàn)氣孔、夾渣、收縮等現(xiàn)象，將會(huì)對(duì)活塞功能產(chǎn)生致命的影響，需對(duì)毛坯進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，確認(rèn)活塞毛坯的致密度一致。

 

　　5、尺寸確認(rèn)

 

　　經(jīng)查閱API618標(biāo)準(zhǔn)及進(jìn)口零件手冊(cè)，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量了主要參數(shù)，見(jiàn)表2。

 

 

　　6、成品活塞表面處理

 

　　通過(guò)高效連續(xù)時(shí)效熱處理爐，采用了國(guó)內(nèi)外較為先進(jìn)的直接淬火+時(shí)效的熱處理方式。該方式對(duì)淬火用水溫、工人技能、工藝執(zhí)行力要求較為嚴(yán)格，去除了活塞固溶過(guò)程，節(jié)約了固溶加熱的能源消耗，減少了工序周轉(zhuǎn)次數(shù)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)對(duì)活塞的表面進(jìn)行了陽(yáng)極化處理，經(jīng)測(cè)量，進(jìn)口活塞外表面的硬度約為HV390。因此，對(duì)成品活塞進(jìn)行表面陽(yáng)極化處理；重點(diǎn)控制介質(zhì)溫度、電流密度、氧化時(shí)間等參數(shù)，使得成品活塞的表面硬度保持在HV400左右，以提高其耐磨性、耐腐蝕性和其疲勞強(qiáng)度，圖2為加工處理后的活塞。

 

 

　　試裝

 

　　成品活塞經(jīng)過(guò)多次檢驗(yàn)，確保其滿足使用要求后，將其試裝到進(jìn)口壓縮機(jī)上。試裝時(shí)，對(duì)壓縮機(jī)的配重進(jìn)行了復(fù)核，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該列活塞組件、十字頭及連桿的重量之和，與之相對(duì)列的重量差僅為170g，完全滿足了原進(jìn)口廠家規(guī)定的配重重量差不大于1磅的技術(shù)要求，同時(shí)該活塞與活塞環(huán)的配合間隙，活塞裝配后的內(nèi)外死點(diǎn)的壓縮余隙，完全符合了API618標(biāo)準(zhǔn)要求。

 

　　試車(chē)

 

　　壓縮機(jī)組經(jīng)歷了1min、10min、30min間歇空載試機(jī)及72h的負(fù)載試機(jī)，壓縮機(jī)油壓、油溫、排氣溫度、機(jī)組振動(dòng)、排氣壓力及排氣量等參數(shù)無(wú)異常。

 

　　拆檢分析

 

　　壓縮機(jī)組持續(xù)運(yùn)行2000h、4000h，機(jī)組運(yùn)行情況及各項(xiàng)參數(shù)正常，同時(shí)對(duì)國(guó)產(chǎn)化活塞進(jìn)行了拆解，檢查了該國(guó)產(chǎn)化活塞的相關(guān)尺寸參數(shù)，經(jīng)歷負(fù)載工作后，該國(guó)產(chǎn)化活塞未發(fā)生任何異常磨損現(xiàn)象，全部檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與裝配時(shí)的尺寸參數(shù)基本一致。

 

　　結(jié)論

 

　　1、使用分析

 

　　通過(guò)檢測(cè)、試制、試裝、負(fù)載試驗(yàn)，分析該壓縮機(jī)組在更換國(guó)產(chǎn)化活塞前后運(yùn)行記錄參數(shù)，確認(rèn)了國(guó)產(chǎn)化活塞組件研制成功，可以滿足煤層氣進(jìn)口壓縮機(jī)要求。

 

　　2、國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口活塞對(duì)比

 

　　國(guó)產(chǎn)化壓縮機(jī)活塞價(jià)格為進(jìn)口活塞的1/4以下，根據(jù)目前使用量，每年可以為企業(yè)節(jié)省采購(gòu)成本150萬(wàn)元以上；進(jìn)口活塞采購(gòu)周期一般為6個(gè)月以上，國(guó)產(chǎn)活塞采購(gòu)周期為1個(gè)月，符合使用需求，降低了活塞故障對(duì)生產(chǎn)的影響。

 

　　進(jìn)口配件國(guó)產(chǎn)化是一項(xiàng)技術(shù)性較高的工作，很可能不會(huì)一次成功，國(guó)產(chǎn)化工作技術(shù)難度大、風(fēng)險(xiǎn)大、工作復(fù)雜，需各級(jí)管理者、維修人員、操作人員密切配合，制定周密的試驗(yàn)計(jì)劃。推動(dòng)進(jìn)口壓縮機(jī)配件國(guó)產(chǎn)化，可以大幅度降低配件采購(gòu)成本和采購(gòu)周期，縮短維修時(shí)間，提高煤層氣的生產(chǎn)效率。

 

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