大型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)電動(dòng)盤車設(shè)計(jì)

馬靜 張秋穎 龐巖衛(wèi)

摘 要：盤車是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)不可缺少的裝置，尤其是中、大型壓縮機(jī)。本文詳細(xì)介紹了電動(dòng)盤車裝置的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和使用方法。并以一臺(tái)大型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)為例，介紹了大型壓縮機(jī)電動(dòng)盤車裝置的選型設(shè)計(jì)過程，以及設(shè)計(jì)和使用過程中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：往復(fù)壓縮機(jī)；盤車裝置；電動(dòng)盤車；飛輪

中圖分類號(hào)：TH45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）11-0089-02

0 概述

壓縮機(jī)盤車的目的是在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)前對(duì)壓縮機(jī)的裝配質(zhì)量作最后檢查，以保證壓縮機(jī)能正常、順利地運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在裝配檢修過程中，也常需盤動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件至某一便于拆裝的位置。例如安裝連桿、測(cè)十字頭間隙、壓活塞止點(diǎn)間隙等都需要盤動(dòng)壓縮機(jī)。

根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式盤車裝置一般分為手動(dòng)盤車、電動(dòng)盤車和氣動(dòng)盤車三種。當(dāng)壓縮機(jī)組較大時(shí)，往往不能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)盤車，需要?jiǎng)恿ΡP車裝置，即電動(dòng)或氣動(dòng)盤車。API618第五版7.11.4節(jié)規(guī)定：所有壓縮機(jī)應(yīng)提供適合維修用的盤車裝置，額定功率等于或大于750kW的壓縮機(jī)，和最大盤車扭矩要求等于或大于1600N.m的壓縮機(jī)，應(yīng)提供動(dòng)力盤車裝置。電動(dòng)盤車因其結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、安全可靠，成為動(dòng)力盤車的首選。

1 電動(dòng)盤車裝置結(jié)構(gòu)介紹

電動(dòng)盤車主要由安裝在壓縮機(jī)曲軸法蘭端的飛輪、與飛輪嚙合的小齒輪、減速機(jī)及減速機(jī)支架等組成。早期電動(dòng)盤車主要由蝸輪蝸桿減速后，再通過兩對(duì)齒輪減速，達(dá)到盤動(dòng)壓縮機(jī)所需的轉(zhuǎn)數(shù)。小齒輪與飛輪的嚙合是通過扳動(dòng)安裝在減速機(jī)支架上的撥桿來實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不方便操作，且扳動(dòng)撥桿比較費(fèi)力，長時(shí)間使用后撥桿常常銹蝕無法扳動(dòng)。

我公司電動(dòng)盤車裝置經(jīng)過兩次優(yōu)化升級(jí)后，現(xiàn)行電動(dòng)盤車裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

改進(jìn)后的新式減速機(jī)設(shè)置兩處操作手輪，見圖1中手輪1和手輪2。手輪1安裝在減速機(jī)從動(dòng)齒輪軸上，旋轉(zhuǎn)手輪可以使小齒輪沿軸向進(jìn)給。手輪2安裝在減速機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的尾部，用于盤動(dòng)減速機(jī)電機(jī)，即旋轉(zhuǎn)手輪2可使小齒輪旋轉(zhuǎn)。先旋轉(zhuǎn)手輪2使小齒輪旋轉(zhuǎn)，讓小齒輪與飛輪齒位對(duì)正，再旋轉(zhuǎn)手輪1使小齒輪徑向進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)小齒輪與飛輪的嚙合。啟動(dòng)減速機(jī)進(jìn)入盤車狀態(tài)。當(dāng)盤車結(jié)束時(shí)，旋轉(zhuǎn)手輪1，使小齒輪與飛輪脫開。減速機(jī)支架上設(shè)有行程開關(guān)，小齒輪與飛輪脫開后，繼續(xù)盤動(dòng)小齒輪使小齒輪觸動(dòng)行程開，解鎖啟動(dòng)壓縮機(jī)邏輯，允許啟動(dòng)壓縮機(jī)。手輪1的設(shè)置使齒輪的嚙合變得極為省力，手輪2不僅可以調(diào)整小齒輪的角度對(duì)部分壓縮機(jī)也可進(jìn)行手動(dòng)盤車。

此盤車裝置結(jié)構(gòu)先進(jìn)，操作省力，安全可靠，代替了靠撥桿和固定銷撥動(dòng)或鎖死盤車齒輪的既笨重又費(fèi)力的傳統(tǒng)盤車裝置。而且減速機(jī)的電動(dòng)機(jī)立式配置在減速機(jī)上端，占地面積小，便于操作。新結(jié)構(gòu)的電動(dòng)盤車推出后，得到用戶的認(rèn)可，陸續(xù)為多家用戶的老式結(jié)構(gòu)的盤車進(jìn)行了改造，改造后使用情況良好。現(xiàn)場(chǎng)使用照片見圖2。

此電動(dòng)盤車裝置的主要特點(diǎn)總結(jié)如下：

（1）雙手輪結(jié)構(gòu)，使小齒輪與飛輪的嚙合與脫開方便、快捷、省力。（2）減速機(jī)的電動(dòng)機(jī)立式配置在減速機(jī)上端，占地面積小，便于操作。（3）行程開關(guān)的設(shè)置，與壓縮機(jī)啟機(jī)邏輯形成聯(lián)鎖，保證運(yùn)行安全。

2 電動(dòng)盤車裝置的選型設(shè)計(jì)

電動(dòng)盤車裝置選型設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定壓縮機(jī)空載盤車時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩，再計(jì)算出所需盤車電機(jī)的功率，再對(duì)各零部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)。下面以我公司生產(chǎn)的一臺(tái)6M80壓縮機(jī)組為例，對(duì)該臺(tái)壓縮機(jī)進(jìn)行電動(dòng)盤車裝置的選型設(shè)計(jì)。

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

該壓縮機(jī)為6列6缸3級(jí)壓縮。一級(jí)缸2個(gè)，缸徑1140mm，二級(jí)缸2個(gè)，缸徑840mm，三級(jí)缸2個(gè)，缸徑630mm。機(jī)組許用活塞力800KN，采用同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)曲軸與主電機(jī)采用剛性直聯(lián)。機(jī)組所需飛輪矩8.7tm2。主要參數(shù)如下：

主電機(jī)功率：7800kW；

壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速：333r/min；

電機(jī)轉(zhuǎn)子重量：40000kg；

電機(jī)軸直徑：400mm；

飛輪齒數(shù)：123（初選，同參考飛輪齒數(shù)相同）；

小齒輪齒數(shù)：19（初選，同參考小齒輪齒數(shù)相同）。

2.2 計(jì)算壓縮機(jī)空載盤車時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩M，單位N.m

M=M1+M2

M1為壓縮機(jī)空載時(shí)的轉(zhuǎn)矩，單位N.m

M1=×k

Pd為主電機(jī)功率，單位kW

n為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min

k為系數(shù)，取0.12

M2為電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的轉(zhuǎn)矩，單位N.m

M2=

G為主電機(jī)轉(zhuǎn)子重量，單位kg

f為電動(dòng)機(jī)軸徑與軸承摩擦系數(shù)，取0.3

d為電動(dòng)機(jī)軸徑，單位m

將已知參數(shù)代入公式，計(jì)算得壓縮機(jī)空載盤車時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩為50387Nm。

2.3 計(jì)算所需盤車電機(jī)的功率P，單位kW

P=

M即壓縮機(jī)空載盤車時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩，單位N.m

np為壓縮機(jī)盤車轉(zhuǎn)速，單位r/min

np=

n1為減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，查減速機(jī)樣本為5.3r/min

Z1為小齒輪齒數(shù)，為減少零件的種類，初步借用現(xiàn)有小齒輪，齒數(shù)為19

Z為飛輪齒數(shù)，為減少零件的種類，初步借用現(xiàn)有飛輪，齒數(shù)為123

η為盤車機(jī)械的傳動(dòng)效率，取0.9

將已知參數(shù)代入公式，計(jì)算得所需盤車電機(jī)的功率為4.8kW，查減速機(jī)樣本，可選用5.5kW的減速機(jī)。

2.4 電動(dòng)盤車裝置零部件強(qiáng)度計(jì)算

本裝置中零部件強(qiáng)度計(jì)算，主要是校核齒輪強(qiáng)度。飛輪常規(guī)材質(zhì)為HT250，小齒輪常規(guī)材質(zhì)為40Cr，應(yīng)分別對(duì)飛輪和小齒輪上的齒進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。因盤車時(shí)間較短，且僅在壓縮機(jī)檢維修時(shí)使用，無需進(jìn)行疲勞計(jì)算，僅靜強(qiáng)度分析即可。可參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行，本文不再贅述。

3 電動(dòng)盤車裝置使用時(shí)的注意事項(xiàng)

（1）安裝了電動(dòng)盤車的壓縮機(jī)，應(yīng)檢查是否安裝了行程開關(guān)，且對(duì)行程開關(guān)進(jìn)行調(diào)試，確保行程開關(guān)正常工作。檢查壓縮機(jī)啟機(jī)邏輯，是否對(duì)盤車行程開關(guān)進(jìn)行了聯(lián)鎖，確保小齒輪與飛輪脫開后方可啟動(dòng)壓縮機(jī)。（2）盤車前，應(yīng)將小齒輪與飛輪正確嚙合后再啟動(dòng)盤車電機(jī)，防止對(duì)齒輪造成損傷。（3）盤車前，應(yīng)對(duì)壓縮機(jī)各摩擦部位進(jìn)行適當(dāng)潤滑，防止干摩擦損傷摩擦副，尤其是對(duì)于高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)和立式壓縮機(jī)。高轉(zhuǎn)速由于其軸瓦的結(jié)構(gòu)干摩擦特別容易損傷軸瓦，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)燒瓦。而立式壓縮機(jī)由于其立式結(jié)構(gòu)使運(yùn)動(dòng)部件的重力全部作用在軸瓦上，若干摩擦也容易導(dǎo)致軸瓦損傷。（4）應(yīng)控制盤車時(shí)間，一般為盤車3～5轉(zhuǎn)，低速盤車不能有效的形成油膜，所以不可以長時(shí)間的盤車。（5）盤車前應(yīng)提醒現(xiàn)場(chǎng)其他工作人員注意，防止夾手等傷害發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 郁永章.容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

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