往復式壓縮機導向環創新

武鑫（中國石油蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

往復式壓縮機導向環創新

武鑫（中國石油蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

往復式壓縮機是煉油廠的重要設備，本文對往復式壓縮機活塞的導向環運行期間存在的問題進行了分析，并通過對往復式壓縮機活塞、活塞導向環改造，解決了導向環使用壽命時間過短的問題，大大減少了維護費用。

往復式壓縮機；活塞；導向環；改造

1 往復式壓縮機的工作原理

往復式壓縮機是靠活塞往復運動來獲得壓縮空氣的，主要由氣缸、活塞桿、曲軸、吸氣閥、排氣閥等組成。當電機旋轉時，通過曲軸和活塞桿將旋轉運動變為往復直線運動，曲軸每轉一周，活塞在氣缸中往復運動一次，空氣壓縮機完成吸氣、壓縮、排氣三個過程。

壓縮空氣主要靠上述三個過程，但實際上排氣終了時，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，在排氣終了時缸內仍有少量高壓氣體，當活塞自左向右運動時，排氣閥首先關閉，隨著缸內容積加大，殘存的高壓氣體膨脹，壓力降低，直到缸內壓力降到大氣壓力以下，吸氣閥才打開，開始吸氣。從排氣閥關閉到吸氣閥打開的這一過程稱為膨脹過程。確切地說，空氣壓縮機在實際工作中每一次循環要經歷膨脹、吸氣、壓縮和排氣四個過程。

2 問題及分析

活塞導向環現場檢修維護一般選擇直接進行更換。因此檢維修的產生的費用主要是在導向環的采購上。如果能增加導向環的使用壽命，則能夠有效的降低檢修維護費用。

圖1：活塞示意圖

如圖所示，往復式壓縮機的活塞在正常運行過程中呈往復直線運動狀態，導向環的作用是避免活塞與缸套在運動過程中產生直接接觸摩擦，保證缸套和活塞的完好性。因此伴隨著機組的運行、活塞的運動，導向環勢必會產生磨損，為了避免因導向環磨損過度導致活塞與缸套直接磨損的情況的發生，需要更換新的活塞導向環。

由于活塞體本身重量較重，在正常運行過程中，活塞體不僅受到由拉桿傳遞過來的推拉力，還受到自身重力的向下作用，因此活塞導向環的工作部位主要是在活塞的下半部，最易產生磨損的部位也在活塞的下半部。由于導向環在活塞體槽內存在軸向間隙，且沒有定位措施，所以壓縮機在正常工作狀態下，導向環與活塞可能會產生相對的周向位移，即導向環在活塞上可能會發生旋轉運動，因此導向環會出現摩擦不均勻的現象。按照以往的檢修習慣，一旦拆檢時發現導向環某一部位磨損量過大，就必須將其更換，這樣無法充分利用導向環的其他部位，會造成配件的浪費。

3 解決方案

現在我們將活塞與導向環進行改造：在活塞上安裝2個埋頭銷，在導向環上打2個凹坑。使導向環無法在活塞上旋轉，保證導向環和活塞的同步性，這樣磨損就只會發生在活塞的下半部分，在使用一段時間后將導向環翻轉180°后繼續使用，原來在活塞上半圈磨損量極小的導向環就被安裝到活塞的下半部。

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

這樣就可以使導向環在設備正常運行過程中無法在活塞上進行旋轉運動，保證導向環與活塞的同步性，磨損就只會發生在活塞下半部分的導向環部位。在設備運行的時間達到導向環最低使用壽命前，對活塞及導向環進行抽出檢查，并將導向環的方向翻轉180°后繼續使用，原來在活塞上半部分磨損量最小的導向環部位就被安裝到活塞的下半部繼續使用，這樣就能將導向環的使用壽命延長近一倍，大大提高了配件的利用率。

通過此項對配件使用方法及局部的優化改進，不僅延長了配件使用壽命，提高了配件的利用率，保證了設備及裝置的正常平穩運行，同時還說明了在不影響設備正常運行參數的前提下，只要通過合理的方式方法對相應的零部件進行優化改進，都會對其產生較大的影響，其使用狀況也會得到很大的改善。

此外，為了徹底解決活塞導向環磨損情況的不確定性的問題，同時能夠幫助我們隨時監測活塞下沉的程度，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警裝置。當活塞下沉量達到報警裝置的預設值時，說明活塞導向環的磨損量已經十分接近允許的最大磨損量了，此時我們就應該盡快安排對其進行停機檢查了，這樣就能夠充分保證設備的完好性，從而保證裝置的正常生產。

4 運行效果及意義

通過現場實際運行觀察，導向環可以滿足現場使用要求，原導向環使用壽命為3500～4000小時，改進后使用壽命可達7000～8000小時，導向環使用壽命延長了一倍，提高了配件的利用率，節省了大量的配件費用，同時為配件采購爭取了時間，保證了裝置的正常平穩運行。

通過優化改進，使本煉廠的該類備件的備件比例較改進前的資金占用比例減少了三分之一，降低了備件庫存占用的資金量。

5 經濟效益

目前第二聯合車間共13臺往復式壓縮機，所需共計導向環48件，平均采購單價為0.186萬美元；活塞體24件，平均采購單價約為1.5萬美元；缸套24件，平均采購單價為0.95萬美元。原更換周期為4000小時（按每年2次計算），消耗費用135.456萬美元，改造后更換周期為8000小時（按每年1次計算），消耗費用67.728萬美元/年，約合人民幣465.29萬元，配件消耗費用降低100%。