【壓縮機(jī)網(wǎng)】<接上期——>

　　4 壓縮機(jī)性能變化對壓縮機(jī)節(jié)能的影響

　　壓縮機(jī)的能耗水平主要由兩個(gè)方面決定，一是壓縮機(jī)出廠的設(shè)計(jì)水平，二是使用當(dāng)中的狀態(tài)變化。

　　一 壓縮機(jī)出廠的能耗水平好理解，其主要決定于廠家的設(shè)計(jì)水平，出廠水平是在設(shè)計(jì)水平線下波動(dòng)，應(yīng)該變化不大，不正常的波動(dòng)則是廠家的質(zhì)量控制出毛病了。

　　二 使用當(dāng)中的能耗水平變化包括兩部分：

　　1、壓縮機(jī)易損零部件功能衰退。壓縮機(jī)易損零部件功能衰退是遲早的事情，設(shè)計(jì)制造水平高的易損件有一個(gè)較短的磨合期→較長的高效期→性能下降期→失效。差的零部件高效期短，見下表比較：

　　易損零部件的功能衰退，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)偏離高效期，能耗增加。為了延長壓縮機(jī)的高效期，為了節(jié)能，必須選購設(shè)計(jì)制造水平高的配件，選擇好的懂技術(shù)的供應(yīng)商。

　　1.1 氣閥功能衰退的影響

　　氣閥功能衰退是從彈簧開始的，一種是高度衰退→彈簧力下降→導(dǎo)致閥片撞擊增大→閥片或閥座撞傷。

　　另一種是彈簧疲勞斷裂→彈簧力不均→彈簧分別斷裂→導(dǎo)致閥片撞擊增大→閥片或閥座撞傷。噪聲大，溫度高，壓力發(fā)生變化。

　　當(dāng)彈簧斷裂或磨損后彈簧力不足，使氣閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律變壞，耗能增加。

　　當(dāng)密封面出現(xiàn)傷痕時(shí)，氣閥會(huì)出現(xiàn)漏氣，排氣溫度升高，氣量下降，耗能增加。

　　1.2 活塞環(huán)磨損后，出現(xiàn)開口處間隙增大，漏氣增加。

　　支承環(huán)磨損后，活塞軸線下移，偏離氣缸軸線，活塞與氣缸的環(huán)形間隙出現(xiàn)上大下小的形狀，后果一是漏氣面積變大，漏氣增加；后果二是上部活塞環(huán)承受附加的剪切力，磨損加劇。

　　級差活塞的活塞環(huán)磨損后，高壓段吸排氣行程都向平衡段漏氣，低壓端壓縮排氣行程也向平衡段漏氣，雖然是內(nèi)漏，但耗能嚴(yán)重。

　　1.3 填料磨損后，一部分漏氣經(jīng)回收管漏到一段進(jìn)氣管線，回氣室外邊的兩環(huán)或三環(huán)密封環(huán)漏氣，高壓氣體直接漏入大氣，損失較大。

　　1.4 化工壓縮機(jī)的冷卻系統(tǒng)用二次水或三次水，冷卻器、氣缸和填料冷卻水套極易堵塞。冷卻器的水側(cè)換熱面結(jié)垢后，增加熱阻，使冷卻效果變差。吸氣溫度升高，耗電增加。

　　1.5 化工壓縮機(jī)問題大的是潤滑系統(tǒng)。有些壓縮機(jī)，注油器注了大量的壓縮機(jī)油，而不能有效解決活塞環(huán)和氣缸的磨損。

　　壓縮機(jī)吸氣帶水會(huì)使普通壓縮機(jī)油潤滑功能大為降低。有些壓縮機(jī)氣缸出現(xiàn)蛇皮斑磨損，加劇了活塞環(huán)和氣缸的磨損，使壓縮機(jī)耗能增加。

　　2、工藝系統(tǒng)變化對壓縮機(jī)影響

　　化工生產(chǎn)原料氣的焦油和硫化氫對壓縮機(jī)影響很大，當(dāng)靜電除焦效率高時(shí)，壓縮機(jī)氣閥運(yùn)行一個(gè)月，僅出現(xiàn)淡黃色，3個(gè)月下來，積碳也不超過0.2毫米。靜電除焦出故障時(shí)，壓縮機(jī)氣閥運(yùn)行一周，閥座上的積碳就會(huì)達(dá)到2毫米。

　　適應(yīng)這種壓縮機(jī)的氣閥宜采用10～12毫米寬的閥片，適當(dāng)提高升程，加大彈簧中徑設(shè)計(jì)，強(qiáng)化緩沖片的緩沖功能，適當(dāng)加寬外圈密封面，降低閥片落座速度，減輕外圈閥座密封面的點(diǎn)蝕。在靜電除焦同樣效果時(shí)，延長氣閥較高效率時(shí)間2～3倍。新閥的阻力可保持7.5寬閥片的數(shù)據(jù)，使用1月后，12毫米寬閥片的氣閥阻力只有7.5毫米阻力的30～50%。

　　5 壓縮機(jī)氣閥對壓縮機(jī)節(jié)能的影響

　　5.1 氣閥簡介

　　壓縮機(jī)氣閥是壓縮機(jī)的易損零部件，氣閥對壓縮機(jī)的打氣量和耗電影響最大。

　　氣閥由：閥座、限制器、閥片、（緩沖片）、彈簧、定位銷、螺栓和螺母組成。

　　閥座：自由狀態(tài)下，閥片停留在閥座上，蓋住氣流通道。

　　閥片：在氣閥工作時(shí)，在閥座與限制器間運(yùn)動(dòng)，交替開啟與關(guān)閉氣流通道。

　　限制器：限制閥片運(yùn)動(dòng)升程，承納彈簧，其上有彈簧孔透氣孔。

　　彈簧：在氣閥關(guān)閉時(shí)，推動(dòng)閥片落向閥座，并在開啟時(shí)，減小閥片對限制器的撞擊。

　　緩沖片：在開啟時(shí)，減小閥片對限制器的撞擊。

　　活塞壓縮機(jī)有兩種氣閥，吸氣閥和排氣閥。吸氣閥的閥座在氣閥外側(cè)（螺母側(cè)），排氣閥的閥座在氣閥內(nèi)側(cè)。

　　壓縮機(jī)氣閥的基本要求是：

　　1 及時(shí)啟閉：在活塞換向時(shí)，閥片能及時(shí)充分穩(wěn)定開啟和及時(shí)關(guān)閉；

　　2 不漏氣；

　　3 壽命長。

　　有些壓縮機(jī)氣閥的供應(yīng)商，為了片面的追求長壽命，降低氣閥升程，加大了氣閥阻力，不僅降低了打氣量，更為有害的是加大了電耗，加大了用戶的使用成本。

　　5.2 氣閥技術(shù)發(fā)展概述

　　最早的壓縮機(jī)使用的是菌狀閥。

　　網(wǎng)狀閥：

　　現(xiàn)代工藝壓縮機(jī)用的多的是網(wǎng)狀閥（如右圖），它的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，使之適合于大多數(shù)工藝壓縮機(jī)。網(wǎng)狀閥與環(huán)狀閥相比優(yōu)點(diǎn)主要在于：（1）閥片啟閉動(dòng)作一致；（2）大多數(shù)的網(wǎng)狀閥有緩沖片，巧妙的配置緩沖片能形成一個(gè)合理的彈力系統(tǒng)，是保證網(wǎng)狀閥壽命的關(guān)鍵。無緩沖片的網(wǎng)狀閥壽命與有緩沖片的網(wǎng)狀閥差距較大。

　　網(wǎng)狀閥片主要有三種類型：中心壓緊的金屬網(wǎng)狀閥片（帶彈性臂），中心滑動(dòng)的金屬網(wǎng)狀閥片（無彈性臂），中心滑動(dòng)的非金屬網(wǎng)狀閥片。

　　網(wǎng)狀閥緩沖片主要有三種：中心壓緊無彈簧助力緩沖片（帶彈性臂），中心壓緊有彈簧助力的緩沖片（無彈性臂），中心滑動(dòng)有彈簧助力的緩沖片。

　　網(wǎng)狀閥彈簧有彈簧片型、波形彈簧、螺旋圓錐形彈簧和螺旋圓柱形彈簧。

　　網(wǎng)狀閥設(shè)計(jì)得好的話，低壓級配1片緩沖片就行，高壓級配2片階梯式緩沖片。

　　環(huán)狀閥：

　　環(huán)狀閥的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低。做得好的話壽命也很長，缺點(diǎn)是多環(huán)難于做到啟閉動(dòng)作一致。

　　為了減輕閥片上升對升程限制器的裝機(jī)，有的公司采用了加緩沖片結(jié)構(gòu)的環(huán)狀閥。

　　由普通環(huán)狀閥發(fā)展而來的氣墊閥在高壓段有著特殊的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)得好的氣墊閥能取得噪聲小，壽命長和阻力小的效果。

　　由塑料材料制成的錐面密封和弧面密封閥片的環(huán)狀閥，阻力損失最小。缺點(diǎn)是加工要求高，磨合前的密封狀態(tài)不及普通環(huán)狀閥和不適合排氣壓力大于130bar，壓差大于65ba的場合（塑料閥片限制）。

　　菌狀閥（蘑菇閥）：

　　盡管美國人認(rèn)為由于尼龍菌狀閥可以在不增加氣閥個(gè)數(shù)和外形尺寸的情況下，借助于提高升程獲得所需的通流面積，減低壓力損失，是煤氣輸送壓縮機(jī)用過的氣閥中最合適的一種。但是，在我國以煤為原料的合成氨系統(tǒng)中使用不理想，而且價(jià)格太高。

　　5.3 壓縮機(jī)氣閥技術(shù)發(fā)展的趨勢

　　5.3.1 專業(yè)氣閥制造企業(yè)的發(fā)展

　　壓縮機(jī)氣閥作為一個(gè)影響壓縮機(jī)可靠性的關(guān)鍵部件，過去大的壓縮機(jī)公司幾乎都有氣閥研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)部門。專業(yè)從事壓縮機(jī)氣閥研究生產(chǎn)的公司不多，國外比較著名的有賀爾碧格，CPI（英國國際壓縮機(jī)產(chǎn)品公司）。最近幾年國內(nèi)的壓縮機(jī)氣閥公司發(fā)展比較快。

　　5.3.2 氣閥種類的變化

　　目前在工藝壓縮機(jī)中以網(wǎng)狀閥和環(huán)狀閥為主，在高壓段氣墊閥用的也不錯(cuò)。錐面閥由于加工精度要求高，價(jià)格也高，在國內(nèi)部分煉油廠壓縮機(jī)有用；部分美國壓縮機(jī)用菌狀閥，其它壓縮機(jī)用的不多。這幾年隨著peek技術(shù)的成熟，塑料閥片的網(wǎng)狀閥用的比較多。

　　5.3.3 氣閥彈簧的發(fā)展

　　氣閥彈簧對氣閥的壽命影響很大。

　　1）彈簧材料：壓縮機(jī)氣閥的壽命主要決定于氣閥彈簧，氣閥彈簧彈力變小或斷裂，會(huì)使閥片破壞。多年的經(jīng)驗(yàn)證明油淬火鋼絲和進(jìn)口的17-7PH精拔鋼絲制作的氣閥彈簧壽命壽命長。

　　2）彈簧計(jì)算：氣閥彈簧多是疲勞斷裂，設(shè)計(jì)不良的氣閥也會(huì)產(chǎn)生氣閥彈簧磨損斷裂。氣閥彈簧的設(shè)計(jì)時(shí)，必須通過計(jì)算彈簧方案的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)的驗(yàn)算是以彈簧的負(fù)載與材料的1×107的剪切強(qiáng)度的比值為依據(jù)。由于壓縮機(jī)氣閥彈簧的循環(huán)次數(shù)要大于1×108才行，所以氣閥彈簧的疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式也需修改。

　　除此以外，控制彈簧的螺旋角比纏繞比更重要。

　　設(shè)計(jì)彈簧時(shí)，應(yīng)參考壽命長的彈簧參數(shù)，設(shè)計(jì)多個(gè)方案，通過計(jì)算，選擇較優(yōu)方案。

　　3）氣閥彈力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)：追求高的彈簧疲勞壽命，是優(yōu)化氣閥設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在同樣的閥座、閥片，基礎(chǔ)上合理設(shè)計(jì)彈簧，合理分配彈簧力、設(shè)計(jì)精心緩沖片和升程限制器，會(huì)使氣閥的一次可靠使用期大為提高。

　　5.3.4 高超的設(shè)計(jì)技巧保證氣閥的長壽命和低能耗

　　高精度的氣閥壽命長，能耗低。

　　不斷用新技術(shù)提高氣閥零件的精度和光亮度，會(huì)延長壽命和降低能耗。

　　流動(dòng)阻力小的氣閥由于具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。流動(dòng)阻力小的氣閥建立在高超的設(shè)計(jì)技術(shù)，新的材料技術(shù)，精細(xì)的制造技術(shù)，獨(dú)特的工藝技術(shù)之上。

　　不同的壓縮機(jī)和工況，以及不同的同型號(hào)壓縮機(jī)適應(yīng)的氣閥不同。壓縮機(jī)氣閥的個(gè)性化很強(qiáng)，勉強(qiáng)使用相同氣閥，會(huì)出現(xiàn)壽命低和耗能高的現(xiàn)象。

　　高超的壓縮機(jī)氣閥設(shè)計(jì)者，會(huì)按照閥孔尺寸和壓縮機(jī)尺寸參數(shù)、壓力、氣體性質(zhì)，計(jì)算出較優(yōu)的氣閥行程（壽命和阻力綜合較優(yōu)；按照氣體所含固、液雜質(zhì)的多少和在閥座通道積聚的可能性，選擇閥座通道尺寸；配置較優(yōu)材料及尺寸的閥片和緩沖片；按照閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，計(jì)算設(shè)計(jì)彈簧（要求彈力適合，疲勞強(qiáng)度高）；按照壓縮機(jī)要求的不同，選擇性價(jià)比合適的材料和工藝，保證所設(shè)計(jì)的氣閥綜合經(jīng)濟(jì)性最佳；合理應(yīng)用精加工專機(jī)，加工中心，光整加工技術(shù)，化學(xué)和物理涂層技術(shù)，氣體檢漏技術(shù)能較大提高氣閥的水平。

　　氣閥與制動(dòng)器的正確連接被人忽視了，大而薄的大型低壓段氣閥在吸排氣壓力作用下，會(huì)發(fā)生高頻率的變形，這種變形干擾了氣閥的密封，增加了泄漏。這點(diǎn)在壓縮機(jī)節(jié)能改造中是很重要的。

　　5.4 氣閥對壓縮機(jī)節(jié)能的影響

　　5.4.1 氣閥對壓縮機(jī)節(jié)能的影響首先體現(xiàn)在氣閥的阻力偏大。氣閥阻力偏大的原因在于壓縮機(jī)氣閥的升程普遍偏小和通道易堵塞。

　　5.4.1.1 壓縮機(jī)氣閥的升程普遍偏小

　　5.4.1.1.1 由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的限制，一般的壓縮機(jī)設(shè)計(jì)人員和普通的氣閥制造商不知道某種壓縮機(jī)的最佳升程是多少；

　　5.4.1.1.2 一般人很難知道壓縮機(jī)升程對壓縮機(jī)耗電到底有多大影響；

　　5.4.1.1.3 一般的壓縮機(jī)設(shè)計(jì)人員和普通的氣閥制造商缺乏長氣閥壽命的技術(shù)，懼怕氣閥壽命短，而故意壓低氣閥升程，使壓縮機(jī)終生多耗很大數(shù)量的電能；

　　5.4.1.1.4 壓縮機(jī)用戶得不到真正的壓縮機(jī)氣閥技術(shù)，因?yàn)榻^大部分氣閥供應(yīng)商根本不懂壓縮機(jī)氣閥技術(shù)。

　　好的氣閥，氣閥的能耗小于壓縮機(jī)軸功率的6%；而設(shè)計(jì)制造質(zhì)量差的氣閥，其能耗甚至大于壓縮機(jī)軸功率的20%，特別是低壓大排量工況的壓縮機(jī)。

　　由于價(jià)格、供應(yīng)渠道和其它原因，致使低水平氣閥充斥壓縮機(jī)市場和壓縮機(jī)配件市場，占據(jù)大量的在用壓縮機(jī)，使我國每年僅在壓縮機(jī)上多耗電達(dá)十幾億千瓦小時(shí)。

　　5.4.1.2 氣閥對在用壓縮機(jī)適應(yīng)性差。煤化工的氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)、煉油廠的原料氣壓縮機(jī)、富氣壓縮機(jī)和乙烯、丙烯等壓縮機(jī)的氣體中多含有大量易固化的煤焦油、硫化氫氣液成分和固體顆粒，極易積聚在氣閥通道上，堵塞通道?；すに嚿喜捎渺o電除焦和靜電除塵手段進(jìn)行處理，當(dāng)上述設(shè)備效率低時(shí)，窄通道的壓縮機(jī)氣閥極易堵塞，嚴(yán)重時(shí)氣閥6～7天就要拆下清洗。

　　好的氣閥設(shè)計(jì)可以有效緩解這種情況，兼顧正常工況和不正常工況，優(yōu)化氣閥通道尺寸，以取得綜合的最優(yōu)。

　　5.4.2 氣閥對壓縮機(jī)節(jié)能的影響還體現(xiàn)在氣閥的可靠性差，可靠性差帶來兩種后果。

　　5.4.2.1 一種是氣閥零件損壞，由于氣閥失效造成壓縮機(jī)停車的次數(shù)占壓縮機(jī)全部停車次數(shù)的60%以上。近年來，隨著壓縮機(jī)運(yùn)行企業(yè)的不斷擴(kuò)能改造，企業(yè)沒有或極少備用壓縮機(jī)，氣閥的頻繁失效導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率降低，直接影響企業(yè)的產(chǎn)能與經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也大大加重了壓縮機(jī)檢修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。氣閥一失效，不論寒暑，檢修工人要迅速更換，尤其是高溫環(huán)境下，要更換裝在大型壓縮機(jī)氣缸底部失效的排氣閥尤其費(fèi)勁。

　　5.4.2.2 氣閥雖然未出現(xiàn)明顯損壞跡象，但由于氣閥的設(shè)計(jì)制造缺陷，使氣閥易偏離高效區(qū)，在中低效區(qū)和低效區(qū)長期運(yùn)轉(zhuǎn)，多耗大量的電能。

　　5.4.3 氣閥對壓縮機(jī)節(jié)能的影響還體現(xiàn)在對壓縮機(jī)容積流量的影響。

　　吸氣閥彈簧力過大、吸氣閥會(huì)提前關(guān)閉，會(huì)導(dǎo)致吸氣不足。在吸氣閥彈簧力過小會(huì)導(dǎo)致氣閥延遲關(guān)閉，氣缸內(nèi)的氣體向吸氣腔倒流。

　　排氣閥彈簧力過大、會(huì)導(dǎo)致排氣閥提前關(guān)閉，會(huì)導(dǎo)致排氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)氣體壓力增大，相當(dāng)于壓縮終了時(shí)余隙容積內(nèi)的氣體壓力增大，壓縮機(jī)容積流量下降。在排氣閥彈簧力過小而導(dǎo)致延遲關(guān)閉等情況下，排氣腔內(nèi)的氣體向氣缸內(nèi)倒流，容積流量下降。工程實(shí)踐中，氣閥對壓縮機(jī)容積流量的影響有時(shí)會(huì)達(dá)到7%。工藝壓縮機(jī)容積流量直接影響企業(yè)的產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益。壓縮機(jī)氣閥設(shè)計(jì)與改造時(shí)，必須考慮氣閥對壓縮機(jī)容積流量的影響。

　　5.4.4 氣閥對壓縮機(jī)節(jié)能的影響還體現(xiàn)氣閥對壓縮機(jī)排氣溫度的影響，從壓縮機(jī)示功圖可以看出，阻力大的氣閥會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的實(shí)際壓比增加，壓縮機(jī)排氣溫度增大。工程實(shí)踐中，同一臺(tái)壓縮機(jī)在相同工況下采用阻力小的氣閥與阻力大的氣閥相比，壓縮機(jī)的排氣溫度有時(shí)能下降10℃以上。壓縮機(jī)排氣溫度下降，不僅直接降低了能耗，而且會(huì)提高壓縮機(jī)的潤滑效果，減少積碳，提高氣閥的。

　　6 活塞壓縮機(jī)活塞環(huán)對壓縮機(jī)節(jié)能的影響

　　活塞與氣缸的密封程度對壓縮機(jī)節(jié)能的影響很大，磨損很小的活塞環(huán)，漏氣少，耗能也相對少。

　　傳統(tǒng)的活塞環(huán)主要是鑄鐵活塞環(huán)和少量的銅活塞環(huán)。

　　銅環(huán)以前主要用在氧壓機(jī)上，其目的是防止摩擦產(chǎn)生火花。有一階段，有人在氮?dú)鋲嚎s機(jī)，二氧化碳壓縮機(jī)高壓段采用青銅環(huán)，效果不好。后來有人把銅環(huán)改成了填充聚四氟乙烯環(huán)或PEEK環(huán)。

　　過去的壓縮機(jī)多使用鑄鐵活塞環(huán)，新型的化工壓縮機(jī)基本都采用塑料活塞環(huán)和支承環(huán)，因其便于實(shí)現(xiàn)無油潤滑和少油潤滑。

　　有些企業(yè)用碳纖環(huán)效果不錯(cuò)，較理想的是××廠的原2#6M50-305/251（7段）壓縮機(jī)6六段支承環(huán)和活塞環(huán)20個(gè)月磨損只有0.1毫米。該廠S4M-180/56甲醇原料氣壓縮機(jī)，三、四段活塞環(huán)和支承環(huán)在無油狀態(tài)下壓縮機(jī)的3、4段活塞環(huán)，在裝配時(shí)涂了SL特種塑料潤滑脂，使用一年后，檢測發(fā)現(xiàn)支承環(huán)和和活塞環(huán)僅磨損0.1mm。

　　山東海化盛興化工有限公司的6MD32-180/320壓縮機(jī)六段環(huán)，由銅環(huán)改用碳纖環(huán)后，使用20個(gè)月，磨損也僅1毫米。

　　PEEK活塞環(huán)自身的抗磨性是非凡的，其壽命可達(dá)上萬小時(shí)。但有時(shí)對缸套和活塞槽的磨損是劇烈的，甚至達(dá)到一個(gè)月磨損1mm。很多化工企業(yè)試用后，都不得不取消試用。不過，在個(gè)別的二氧化碳壓縮機(jī)高壓段還有用的，也是趨于無奈（碳纖環(huán)壽命只有10天），改用PEEK環(huán)，壽命3～4個(gè)月?，F(xiàn)用壽命可達(dá)6個(gè)月～1年，個(gè)別的用了一年多。半年檢查一次！4段缸套磨損極限內(nèi)定為2mm，缸套壽命6～12月。

　　山東?；⑴d化工有限公司原來6MD32-180/321壓縮機(jī)三段鐵環(huán)平均壽命3個(gè)月；4M20壓縮機(jī)五六段青銅環(huán)壽命一個(gè)多月，最長70天。6MD32-180/321壓縮機(jī)三段和4M20的五六段，使用PEEK活塞環(huán)，使用近一年，活塞環(huán)和氣缸套的磨損甚微，基本測不出，現(xiàn)仍在使用。

　　新型節(jié)能活塞環(huán)配置是多項(xiàng)技術(shù)的結(jié)晶，合理的配置技術(shù)不僅活塞環(huán)壽命長，而且能使氣缸磨損極小，消除壓縮機(jī)氣缸使用一段時(shí)間后，氣缸內(nèi)徑不同程度的磨大而產(chǎn)生的泄漏。

　　新型節(jié)能活塞環(huán)配置技術(shù)并非簡單的，用所謂的“碳纖”材料代替原來的活塞環(huán)材料，而是集活塞環(huán)和支承環(huán)的形狀和尺寸設(shè)計(jì)、材料選用和控制、氣缸鏡面要求、不同段次及同活塞上不同環(huán)形的科學(xué)配置、潤滑保證等項(xiàng)技術(shù)的綜合技術(shù)。

　　新型的化工壓縮機(jī)，基本都采用塑料活塞環(huán)和支承環(huán)，因其便于實(shí)現(xiàn)無油潤滑和少油潤滑。

　　塑料活塞環(huán)的設(shè)計(jì)技巧：

　　1 合理的活塞環(huán)寬度和環(huán)數(shù)配合，傳統(tǒng)的金屬活塞環(huán)剪切強(qiáng)度比聚四氟乙烯高的多，金屬環(huán)寬度尺寸可以小到2~4mm，排氣壓力為320ba的活塞配14~16根活塞環(huán)。這個(gè)壓力的聚四氟乙烯環(huán)寬度尺寸應(yīng)為8~12，根數(shù)為6~8。

　　2 組合配置：

　　不同材料的單環(huán)配置，可以發(fā)揮材料的優(yōu)點(diǎn)；L型環(huán)和U型環(huán)用較硬的自潤滑材料鑲嵌自潤滑性能更好的較軟材料。

　　3 合理的活塞環(huán)側(cè)向間隙。間隙和周向開口尺寸，對塑料環(huán)更為重要，市場上供應(yīng)的很多活塞環(huán)在這方面不合格，導(dǎo)致開始使用時(shí)，由于塑料材料線脹系數(shù)大，隨摩擦溫度升高而脹死，出現(xiàn)冒煙或壓縮機(jī)熱時(shí)，空載盤車很重；多余的材料有時(shí)會(huì)磨去，溫度就不高了；這時(shí)塑料材料已經(jīng)承受了不該承受的溫度，部分易變質(zhì)，壽命將減短。

　　4 合理的活塞間隙，要支承環(huán)保證。當(dāng)氣缸鏡面粗糙度差時(shí)，或支承環(huán)材料差時(shí)，支承環(huán)磨損較快，導(dǎo)致活塞軸線下沉，活塞環(huán)周向間隙相差懸殊，導(dǎo)致同一活塞環(huán)部分長度，剪切負(fù)荷加大，扭曲變形，活塞環(huán)磨損速度加快。 四氟活塞環(huán)的供應(yīng)商，有時(shí)降低支承環(huán)的材料配方，降低支承環(huán)的制造成本，導(dǎo)致支承環(huán)提前過快磨損，殃及活塞環(huán)。

　　5 平衡各環(huán)負(fù)荷，活塞環(huán)迎著壓力的第一環(huán)，負(fù)載為總負(fù)載的70%左右，第二環(huán)負(fù)載為總負(fù)載的30%的70%左右，依次遞減?；钊h(huán)是一根一根逐漸損壞。美國人在新壓縮機(jī)上，同一活塞的不同位置的活塞環(huán)，配有不同的周向泄壓槽，使各環(huán)接近等負(fù)荷，效果很好。

　　6 在活塞環(huán)摩擦面開上不同的儲(chǔ)油槽，就可以有效地保護(hù)氣缸鏡面，對提高活塞環(huán)的壽命作用有時(shí)很大。

　　完整的實(shí)施這種技術(shù)，可使活塞環(huán)和氣缸的磨損極小，密封效果極佳。

　　影響壓縮機(jī)填充聚四氟乙烯活塞環(huán)壽命的因素：

　　1．材質(zhì)（用料優(yōu)劣，工藝方法）變化

　　無油潤滑壓縮機(jī)技術(shù)在上世紀(jì)70年代已進(jìn)入廣泛的應(yīng)用階段，在1990年以前，填充聚四氟乙烯的填充劑主要是銅粉、玻璃絲粉、石墨粉和二硫化鉬粉，粒度多為100～200目。但1991年以后冷戰(zhàn)結(jié)束后，軍事用途之使用量萎縮，美國將碳素纖維大量的用于建筑、機(jī)械、容器、器具。碳素纖維粉用做聚四氟乙烯填充劑后，填充聚四氟乙烯性能發(fā)生了很大的變化，壽命延長了5～10倍，國內(nèi)有些商家把填加碳素纖維的聚四氟乙烯材料稱為“碳纖”。

　　因制作填加碳素纖維的聚四氟乙烯材料的碳素纖維微粉和聚四氟乙烯粉的質(zhì)量、種類、粒度、生產(chǎn)廠家和加入量的不同，質(zhì)量差別很大。工藝差別更大，燒結(jié)質(zhì)量差，過燒的現(xiàn)象屢見不鮮。所以所謂“碳纖密封件”的成本和壽命也差別很大，不同商家的“碳纖密封件”壽命也差5～10倍。

　　材質(zhì)（材料和制造工藝）優(yōu)良穩(wěn)定的填充聚四氟乙烯，是獲得長壽命的保證。

　　2．使用工況的差異

　　壓縮機(jī)工況（壓力和溫度）是在不斷變化的，氣閥漏氣后，排氣溫度和壓力會(huì)發(fā)生變化，尤其是排氣溫度的變化，對填充聚四氟乙烯零件的壽命影響較大。

　　壓縮機(jī)吸氣帶水，會(huì)嚴(yán)重的降低填充聚四氟乙烯零件的壽命。

　　3．摩擦偶件的狀態(tài)

　　與填充聚四氟乙烯密封件摩擦的偶件（氣缸鏡面和活塞桿摩擦面）狀態(tài)，在很大程度上影響填充聚四氟乙烯零件的壽命。“碳纖密封件”還要合適的偶件配合，才能達(dá)到長壽命或超長壽命。

　　在這方面國內(nèi)的學(xué)者認(rèn)識(shí)差異較大，對氣缸和活塞桿的粗糙度就有截然不同的說法。有的說氣缸和活塞桿的粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.1～0.2；有的說氣缸和活塞桿的粗糙度不應(yīng)太高，原因是磨合時(shí)要產(chǎn)生預(yù)涂敷作用，在氣缸和活塞桿的表面要形成預(yù)涂敷膜，才會(huì)保證后續(xù)的低磨損量。

　　正確的說法應(yīng)是，聚四氟乙烯摩擦偶件的粗糙度應(yīng)該是越高越好，高的粗糙度配粒度小的聚四氟乙烯和填充劑制成的密封件壽命會(huì)更長。

　　4．壓縮機(jī)氣缸和填料的冷卻狀況

　　由于大部分的壓縮機(jī)冷卻水污泥較多，在壓縮機(jī)運(yùn)行期間，這些污泥停止并積聚在冷卻水道，使冷卻效果大為降低或喪失，導(dǎo)致填充聚四氟乙烯密封件的摩擦溫度升高，磨損量加大。

　　5．嵌入填充聚四氟乙烯密封件表面的金屬磨屑的影響

　　由于發(fā)生了分層磨損，填充聚四氟乙烯密封件表面有時(shí)會(huì)嵌入氣缸或活塞桿磨下來的金屬屑，這種金屬屑會(huì)形成磨料，由于一般的壓縮機(jī)油對這種磨損的抗磨作用甚微，使摩擦偶件的磨損加速，導(dǎo)致填充聚四氟乙烯密封劑的加速磨損。此種情況在PEEK和聚酰亞胺密封劑上表現(xiàn)的更為強(qiáng)烈。有些正在使用的PEEK活塞環(huán)表面嵌有很多金屬碎片，使PEEK和聚酰亞胺密封件磨損不大時(shí)，氣缸，活塞桿和活塞環(huán)槽的磨損速度很快。

　　汽缸套和活塞桿材料選擇和表面處理選擇不當(dāng)時(shí)，在摩擦中，易脫落小片狀磨屑，粘附在填充聚四氟乙烯、PEEK和聚酰亞胺密封件表面的金屬磨屑對氣缸和活塞桿的磨損非常嚴(yán)重。從材料上解決分層磨損，是提高活塞、缸套和活塞桿壽命的關(guān)鍵。

　　6．活塞軸線嚴(yán)重偏離氣缸軸線

　　由于安裝原因或支承環(huán)過度磨損，導(dǎo)致活塞軸線過度下沉，活塞和活塞桿軸線嚴(yán)重偏離氣缸軸線，會(huì)使部分活塞環(huán)承受附加的剪切負(fù)荷，會(huì)使活塞桿受到填料盒或密封環(huán)的強(qiáng)制磨損，這種強(qiáng)制磨損是劇烈的。這種磨損不僅使密封劑磨損加劇，還會(huì)使活塞桿從磨損部位疲勞斷裂。6M50-315/251壓縮機(jī)四五段活塞桿斷裂就是這種情況。

　　7. 氣缸套材料

　　中磷釩鈦鑄鐵中加硼的試驗(yàn),及其提高氣缸套耐磨性的情況，氣缸套材料一般采用合金耐磨鑄鐵，如硼鑄鐵、高磷鑄鐵等都是新型氣缸套材料，其耐磨組織分別是硼復(fù)合物、磷共晶等材質(zhì)?；瘜W(xué)元素不同，氣缸套的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性就有所不同。貝氏體鑄鐵是當(dāng)前最先進(jìn)的氣缸套材料，具有更高的強(qiáng)度和硬度、更良好的韌性及耐磨性，從而延長了氣缸套的使用壽命。

　　在提高可靠性方面，氣缸套面臨的主要問題是腐蝕和磨損。因此，材料的進(jìn)步還需要表面處理技術(shù)的發(fā)展，“把一些稀有元素加入表面處理中，能夠增強(qiáng)氣缸套的耐磨性和儲(chǔ)油率，避免拉缸。激光表面處理技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、有效的技術(shù)，它利用激光掃描缸套，使其表層金屬迅速加熱到某一溫度，然后再使其迅速冷卻，能夠大幅度提高氣缸套的耐磨性能和使用壽命。

　　硼鑄鐵汽缸套的耐磨性好,配用鍍鉻活塞環(huán)后,平均最大磨損量7.8微米/200小時(shí);對鍍鉻活塞環(huán)有明顯的減磨作用,使活塞環(huán)的壽命提高。

　　缸套材料絕大部分是鑄態(tài)材料，即使用鋼制缸套，也只能用過度壓延的型鋼。鋼材的纖維狀組織，易產(chǎn)生片狀磨損。

　　8．科學(xué)的潤滑保證穩(wěn)定的填充聚四氟乙烯密封件壽命

　　先進(jìn)的潤滑理論和潤滑劑發(fā)展了傳統(tǒng)的潤滑理論和潤滑劑，產(chǎn)生了神奇的抗磨減摩效果。

　　傳統(tǒng)的注油方式對7M50壓縮機(jī)7段填料漏氣無能為力時(shí)，注入少量的SL抗磨修復(fù)塑料潤滑脂后，使填料漏氣大為減輕。

　　摩擦面偶件的粗糙度應(yīng)能使摩擦偶件之間經(jīng)特殊磨合后，容易形成有一種氣力懸浮密封的氣墊，摩擦偶件即塑料和金屬零件之間形成非常平滑均勻的小于1微米的氣墊后，此微小間隙能使塑料與金屬隔開，而漏氣很小，一旦形成這種狀態(tài)，再有少量的固體潤滑劑支撐潤滑和修復(fù)意外磨損，即能形成不磨損型密封，它是長久的優(yōu)化的密封，而非緊抱型密封所能比擬的。含有多種抗磨修復(fù)成分潤滑脂，其不斷的優(yōu)化塑料與金屬的摩擦表面形態(tài)，不是普通意義上的磨合，而是一種修補(bǔ)、磨合、涂層、潤滑反復(fù)作用的新奇磨合。由于這種新奇磨合的作用，剛開機(jī)的幾天會(huì)出現(xiàn)輕微漏氣，隨著這種新奇磨合的持續(xù)，漏氣越來越輕，到密封效果優(yōu)良。

　　<注：本文未完待續(xù)，更多精彩見下期……>

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