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活塞压缩机操作维修节能与安全分析

    【压缩机网】目前,石油、化工、油(气)田及长输气体工业等使用的压缩机,主要类型包括:活塞式、螺杆式和离心式这三类。活塞压缩机特别适用于小流量、高压力的场合,进气流量经为300m3/min以下,通常每级最大压缩比为3∶1至4∶1。具有热效率高、适应性强、材料要求低、技术成熟、适应范围广等优点,一直得到广泛应用。近年来随着工业的发展,生产规模的扩大,各种压缩机也在不断的升级,排气量不断增大,设备体积变大,零部件也越来越昂贵。因此,操作与维修技能变得更为重要,而且节能也是降低生产成本的一种途径。
 
  活塞压缩机按气缸的布置可分为立式、卧式、角式(V、W、S形)和对称平衡式四种,主要由机体、曲轴、连杆、销、活塞、气缸、气、十字头、滑道、活塞杆、填料等零部件,以及冷却系统、润滑系统、检测报警系统及电气组成。其工作原理为:电动机带动曲轴旋转,通过连杆的传动,活塞做往复运动,由气缸内壁、气缸端盖和活塞端面所形成的容积会发生周期性的变化,吸排气开闭,实现吸气、压缩、排气的过程。
 
  在实际生产中,设备的操作与维修保养起着至关重要的作用。笔者在多家小工厂见过:操作工人在启动压缩机时,根本没有开车前的检查,设备运转后也无人进行巡检,设备出现的小问题根本察觉不到,最终的结果是机器出现严重的故障停车。当然,在规范化、较大规模及以上的工厂里,操作人员还是能够按照操作规程进行操作,按时巡检,维修人员定期检修的。操作人员的熟练程度、技术水平、紧急判断与处理能力,维修人员的技术水平以及生产工艺不合理等因素,是关系到压缩机是否正常安全平稳运行的关键,同时也关系到节能。
 
  首先,生产工艺布置要合理。某化工单位,笔者亲历过数次惊心动魄的压缩机故障案例。其中有个冰机岗位,共五台冷冻压缩机,三台活塞式压缩机,两台螺杆式压缩机。本岗位的工艺流程大致是:冷冻机入口前设置缓冲罐,接铜洗岗位氨冷器一台,合成岗位氨冷器三台,经过冷冻机吸入压缩,高压气氨进入到冷塔进行冷却,气氨变为液氨再分别送入合成岗位的液氨贮槽及其他岗位使用。在气氨缓冲罐的出口处同时接一路管道,将气氨送到吸氨岗位的高位吸收器中,吸氨器顶部喷稀氨水与送来的气氨混合吸收,达到一定浓度后,进入下工序使用。这样的流程看似合理,正常运行情况下也能持续运行。但是,一旦铜洗、合成岗位的任一氨冷器有所波动,瞬间液氨便进入冷冻机前缓冲罐,液氨很快吸到冷冻机内,这时冷冻机内就会出现液击现象,气缸、气阀、活塞组件、连杆、销等不同程度受损,机体迅速结霜,冷却水管结冰,水管冻裂,水进入油中,机油快速乳化,加速机内传动部件(如主轴瓦、连杆瓦、连杆铜油管、铜套、主轴、销)的磨损。可以这么说,基本每次出现液氨带入现象,冷冻机就差不多要大修一次。
 
  由于压缩机入口接吸氨器,尤其在吸氨岗位开车过程中,由于操作不当,吸氨器的氨水在负压作用下,沿气氨管道流入到缓冲罐,操作人员发现不及时,氨水很快灌满缓冲罐,继而进入冷冻机中,导致气阀、活塞、缸套、连杆破碎断裂,机体也差点报废。这种事故的危害是巨大的,一旦机体被撞裂,气氨会快速蔓延,遇到火星还会发生爆炸,造成机毁人亡的惨剧。所幸之前出现的几起事故,由于操作人员责任心强,处理及时,都没造成更大的事故。
 
  从几起事故分析来看:一是工艺设计不够合理,氨冷器距离冷冻机太近,且氨冷器上方未设置有效的除沫装置。二是管道布置也不合理,氨冷器出口直接接入缓冲罐,未设置弯管。吸氨岗位管道接在缓冲罐出口,冷冻机入口管处。三是缓冲罐过小,生产规模扩大了,缓冲罐一直未变,起不到足够的缓冲作用。
 
  其次,操作人员加强学习,定期培训,不断提高操作水平与熟练程度,准确判断,透过小现象发现大问题,有预见性。很多事故并不是一开始就出现的,往往是经过一段时间的小故障,如声音变大,振动加大,温度过高,压力异常等现象,只要加强巡检,及时发现,果断处理,很多事故就可以避免。如果操作人员业务不精,技术不熟,又懒于巡检,那么小问题就会发展成大事故,甚至机毁人亡。之前遇到的几个案例,幸亏遇到操作熟练且责任心的操作人员,避免了事故的恶化。
 
  还有,维修人员的技能对压缩机长期安全稳定运行也至关重要。维修人员使用前对零部件是否做了详细的检查,有无裂纹、弯曲变形,是否正解安装,装配的质量、各部位的间隙、螺栓拧紧力是否合理等。在维修方面,从以下几个方面来谈:
 
  1、机身的检查与维修
 
  压缩机的机身由于长期运行,会造成滑道的磨损,滑道与十字头的配合间隙增大,可能导致压缩机振动加剧,机身出现裂纹,曲轴箱漏油。
 
  滑道磨损的修复:滑道一般磨损量较小,可采用手工方法修理,但如果磨损量大于公差的80%以上,须用机械加工修复。
 
  机身裂纹的修复:机身试漏时如发现裂纹,可采用缀缝钉、打补丁、焊补或环氧树脂粘合剂粘接等方法进行处理。
 
  2、气缸的检查与修理
 
  修理前的检查测量:检查气缸内径的圆度与圆柱度,用内径千分尺或千分表来测量气缸的圆度与圆柱度。
 
  气缸内径镜面的检查:气缸内镜面的宏观检查,主要是看有无擦伤、沟痕、拉缸以及其他缺陷。
 
  气缸水套和缸壁裂纹的检查:检查可用水压试验法,也可采用着色探伤方法检查裂纹,还可在推测的裂纹位置上涂煤油,擦干后撒上干燥的白垩粉末,根据情况,确定出裂纹的存在和它的边界。
 
  磨损修复时应先查看气缸允许的最大磨损量,当气缸因磨损而使最大直径与最小直径值为0.5-0.75mm或出现大于0.5mm的擦痕时,就要进行镗缸修理。根据气缸的磨损状况,可采用镗、车、磨和研磨等方法进行修复。小直径的气缸可置于立钻上镗削和研磨,加工时必须保证气缸的中心线与钻床立轴中心重合,否则达不到预期的效果。
 
  对于气缸镜面轻微的擦痕、拉缸可采用手工处理:将活塞取出,彻底清洗气缸,检查擦痕或拉缸位置,用条状半圆形油石按气缸圆周方向左右打磨。如果拉痕较深而更换时,可用铜、银或巴氏合金等熔焊填补在拉痕处,经处理后暂时使用。
 
  气缸座气阀止口缺陷主要是由于气阀装置不正或因气阀压紧力不足,工作时跳动将止口击坏等造成的。其修复方法是:轻微者可用平面刮刀、油石或铸铁胎具研磨,缺陷严重者需用镗床或铣床、钻床进行加工。
 
  气缸表面裂纹修补后很难达到表面粗糙度时,一般采取更换而不修复。气缸水夹套的裂纹或渗漏,可采用缀缝钉、打补丁、金属喷镀、涂粘环氧树脂以及冷焊等方法修补。
 
  3、曲轴的检修
 
  活塞式压缩机因活塞的往复运动,曲轴的曲拐颈和曲轴轴颈在活塞力和惯性力作用下,很容易发生不均匀磨损和变形。曲轴在检查中有下列情况时应检修:曲轴磨损达到规定的数值,曲轴有裂纹,曲轴产生弯曲或扭转变形,曲轴出现擦伤或刮痕,曲轴键槽磨损。曲轴误差超过范围时应及时修复。
 
  曲轴轴颈、曲拐颈的圆度和圆柱度常用千分尺测量。修理时可视情况采用手锉、曲轴磨床、车床、专用机床或移动机床等加工修理。无论采用哪种方法,修复曲轴时都应注意将轴颈径向的油孔用螺塞或木塞堵住,以防污物进入
 
  曲轴产生裂纹或折断,多半是由于主轴巴氏合金过度磨损烧熔、主轴承安装不正或运动机构中发生连杆螺栓折断等重大冲击、曲轴突然过载所致。曲轴的裂纹多出现在轴颈上,可用放大镜或着色的方法检查,必要时还可进行磁粉或超声波探伤检查。如轴颈上有轻微的轴向裂纹,可在裂纹处进行研磨,若能消除则可继续使用,径向裂纹一般不加修理,应更换。必须全面检查、谨慎从事,否则可能导致其他传动件的损坏,甚至出现重大事故。
 
  曲轴变形的原因有主轴承同轴度偏差过大,受力时单边弯曲,轴颈发生咬合,过热而变形,连杆歪斜与曲拐颈接触不良,偏载荷使曲轴拐角扭歪等。对小型曲轴可用曲轴磨床磨削修正;对大型曲轴,如受设备限制,也可用手工修锉。对弯曲不大的小型曲轴可采用机械压力或敲击法校正,对弯曲较大的大型曲轴可采用热力校正法或热力机械校正法。
 
  一般情况下,在较为重要的压缩机上的曲轴,最好每年进行一次探伤检查,以防曲轴断裂带来严重事故。某化工厂4M8(3)压缩机,主要用在输送半水煤气上,因为之前定期检查,发现过曲轴裂纹的现象,避免了事故的发生。还有,曲轴由于长期承受交变负载,即使曲轴颈磨损不严重,也建议重要压缩机在使用一定时间后进行更换。
 
  4、气阀的检修
 
  当气阀出现下列情况时应更换或修复:阀座和阀片磨损或擦伤;阀座的密封边缘出现裂纹或沟痕;气阀的弹簧丧失弹力。阀座和阀片磨损不大时,可用研磨方法修复,若磨损或擦伤较严重,研磨已不能恢复使用时,阀座可用车削加工,阀片更换新的。
 
  手工研磨时,先将阀座与阀片清洗干净,分别用刮刀修毛刺、划痕,再放在平板上进行研磨。先进行粗磨,表面平滑后再精磨。
 
  当阀座、升程限制器与阀片接触面磨损较大时可用车削或磨削加工进行修整。若阀座密封边缘均不见裂纹或沟状,可先进行补焊,然后车床精车。
 
  不论是研磨修复阀阀和阀片,还是更新的阀座和阀片,使用前或组装后都应进行气密试验。气阀弹簧丧失弹力后,可以用热处理方法修复后使用。但此方法不易掌握,一般以更新为好。
 
  5、活塞环的更换
 
  活塞环一般不修理,有以下情况者应更换:
 
  活塞环断裂或过度擦伤,活塞环丧失应有的弹力,磨损较大,径向厚度磨损1-2mm,或轴向厚度磨损0.2-0.3mm,活塞环在槽的两侧间隙达到0.3mm或超过原来缝隙的1.5倍,活塞环质量减轻原来的10%,活塞环外表面与气缸镜面不能保持紧密贴合,配合间隙总长超过了气缸圆周的50%。
 
  更换时,先拆开气缸盖,拆出十字头与活塞杆的连接器,将活塞从气缸内抽出,再扩张活塞环,将活塞环从活塞槽内取出,检查与活塞环相关的部位。检查活塞环的尺寸,并用00号砂布除去飞边、毛刺。
 
  6、活塞杆的检修
 
  活塞杆在使用过程中发现以下情况之一应进行修复:活塞杆磨损大于0.3mm,活塞杆磨伤或划伤,活塞杆弯曲度达到0.02mm/m。活塞杆的磨损一般用镀铬及磨外圆的方法进行修复。镀铬法修理,既可恢复原有尺寸,又可提高表面硬度。因设备复杂,修理费用高,多在较大的或重要的活塞杆上采用。镀铬修复活塞杆时,应先将活塞杆修正后再镀铬,其镀铬层厚度以0.25-0.5mm为宜。镀铬后应磨削,以求达到所要求的精度及表面粗糙度。活塞杆有轻微划痕或擦伤时,也可用手工锉修、油石磨光的方法修整。若活塞杆经检查没有弯曲时,最好是用外圆磨床直接磨削。修活塞杆之前,应对活塞杆进行检查,如发现弯曲,需先校正后再进行磨损修复。否则修后活塞杆中心线与活塞矸螺纹中心线不在同一轴线上。校正后应进行磁粉探伤检查,无裂纹等缺陷方可使用。
 
  活塞杆的修复较为复杂,设备也比较昂贵,一般由专业机构和人员进行。对于有裂纹的活塞杆,不建议修复利用,直接报废。在实际生产使用过程中,发现活塞杆在锁母及连接螺纹处出现问题较多,建议一定周期内对活塞杆尤其螺纹部分进行探伤检查,可有效避免设备事故的发生。某化工厂在1999年5月28日,发生一起较大安全事故,死亡2人,受伤3人。后查明原因:活塞杆头部螺纹部分退刀槽较深且有裂纹,在交变载荷作用下导致裂纹扩展,最终活塞杆螺纹段断开。而活塞锁母直径大于厚度,从而导致锁母脱开后直接倒下,超出死点间隙。在曲轴带到连杆,在强大作用力下将机体拉裂,产生火花,引爆气缸出入口法兰泄漏出来的氢气。事故背后,隐藏着诸多的问题:活塞杆螺纹与活塞锁母结构设计不合理,活塞杆材质不符合要求,安装过程存在不规范操作等原因。我们需要从中吸取教训,避免类似事故的再次发生。
 
  7、活塞的检修
 
  活塞最常见的损坏形式有如下几种:裂纹、沿圆柱形表面磨损、活塞环槽或支承环槽磨损、活塞磨伤或结瘤、筒形活塞销孔磨损、活塞支承面上的巴氏合金层脱落。对出现裂纹的活塞,一般应报废,不再修理。活塞圆柱面由于活塞环直接参与摩擦,磨损有限,通常也不修理。在气缸经过镗床检查若直径增大,应需按加大的直径选配新的活塞。只有当活塞磨伤或活塞环槽及筒形活塞销孔磨损时,才进行修理。
 
  活塞因某种原因在气缸内卡住,使活塞磨伤或结瘤时,可用手工修理。先用锉刀将磨伤、结瘤处小心锉净,再用油石轻轻打磨光滑。
 
  小型筒状活塞销孔磨损时,应按配制加大的活塞销直径,用具有导柄的活塞铰刀进行铰孔。铰削后,必须将活塞放在特种检验工具上检查其垂直度偏差。
 
  活塞支撑面巴氏合金层脱落后,可采用浇铸轴瓦合金的方法重新浇铸和焊补,然后经精车并留一定加工余量,以备装配时刮研。
 
  以上维修方案,多发生在没有备品配件,生产任务紧,配件购买周期长等情况下。这些维修方案需要慎重,必须确保设备运行安全的前提下才可进行。否则会因小失大,出现设备事故,带来不可挽回的损失。
 
  结语
 
  安全,至关重要。在经济迅速发展的今天,企业如雨后春笋般的成长,压缩机的使用也越来越多。但如何保证压缩机的安全稳定长周期运行呢?离不开压缩机的操作、维修、保养与管理,离不开操作与维修工人技术的不断提高与完善。在操作、维修过程中必须认真仔细,不能错过任何细节,否则就可能存在重大的安全隐患。切莫片面为了生产而忽视了安全,也切莫为了节约而忽视了安全。
 
  参考文献
  [1]《压缩机设计生产新工艺新技术与安装调试及质量检测标准规范实用手册》主编:吕红旗  北方工业出版社
  [2]《活塞式压缩机设计》主编:活塞式压缩机设计 编写组  机械工业出版社
  [3]《压缩机维修手册》主编:周国良,编写组:化学工业出版社
  [4]《4M 8(3)高压机 2DZ5.5循环机结构安装和调试》主编:王瑞森 沈阳压缩机厂(内部教材)
  [5]《2DZ5.5-1.8氮氢气循环机图纸及资料》(随机)沈阳压缩机厂

来源:本站原创

标签: 活塞压缩机节能  

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