管 裕 豐 (無錫市裕豐液壓氣動有限公司, 無錫市胡埭鎮鴻翔中心路1號 （即：錢胡路）) 摘要: 分析了氧壓機活塞桿發黑的原因, 一是密封圈軸向間隙過小, 二是密封圈選材不當。 通過改進密封函填料配方解決了活塞桿過熱發黑的問題。 關鍵詞: 氧壓機; 活塞桿; 過熱; 原因; 解決措施 中圖分類號: TQ118111 文獻標識碼: K 文獻來源： 活塞桿發熱是活塞壓縮機常見故障之一, 而無 油潤滑氧壓機最危險事故之一也就是活塞桿過熱 (正常在80 ℃以下) 。2004 年11 月越南太鋼 3200m3 / h 制氧機配套的ZW252/ 30 型氧壓機在試運 行時就發生了活塞桿嚴重發熱并導致活塞桿發黑的 現象。 1 設備配置 ZW252/ 30 型氧壓機由開封空分設備集團公司 生產制造, 是立式、四列三級、雙作用、無油潤滑 氧氣壓縮機。活塞體為鋁合金材質, 活塞桿為 3Cr13 不銹鋼, 表面淬火處理; 依靠氣缸和填料函 的冷卻水套來降低氣缸、活塞桿、活塞體、密封圈 等的溫度; 每級填料函都由七盒(密封盒為銅材 質) 組成, 靠近氣缸的一盒內是阻流環, 其余每盒 中都各裝有一套三瓣、六瓣密封圈及緊箍在密封圈 外緣的彈簧。各填料盒、填函座等用兩個螺釘聯在 一起再整體固定在氣缸上。各密封圈、阻流環都為 聚四氟乙烯材料。機組主要參數見表1。 表1 ZW252/ 30 型氧壓機組主要參數 功 率560kW 轉速492r/ min 排氣量3200m3/ h 行程240mm 氣缸直徑: 一級(雙) / 二級/ 三級<460><340><> 一進/ 二進/ 三進/ 排氣壓力(01115/ 0136/ 1103/ 311 )MPa (A) 2 開車現狀 在氧壓機安裝完畢后用氮氣試運轉時, 在流 量、壓力、各級進排氣溫度等參數達到正常后8 小 時, 用測得的活塞桿溫度分別達 到一級58 ℃、二級140 ℃、三級158 ℃。停機后發 現二、三級活塞桿表面由原來的銀白色變為黑色, 且越接近氣缸處黑色越深。 3 初步分析和檢查 在檢查水套冷卻水系統無異常后, 分析這種現 象可能產生于兩種原因: 一是二、三級氣缸壓力高 且阻流環泄漏, 致使高壓氣體漏進填料函內各盒的 三、六瓣密封圈外緣, 使三、六瓣密封圈抱緊活塞 桿, 導致干摩擦生熱; 二是每組填料盒內三、六瓣 密封圈的軸向間隙不足(設計要求為0150mm～ 0170mm 之間) 。拆開二、三級活塞及與其配套的填 料函檢查, 氣缸、活塞環、導向環等確無任何異 常; 填料函七盒密封環的檢查結果正是分析的第二 條原因, 填料密封圈與各組盒套間的軸向間隙都在 0140mm～0145mm 之間, 二、三級填料函中都有兩 盒到三盒內的三、六瓣密封圈由于發熱膨脹而粘連 在一起, 失去了彈簧自緊密封圈而抱住活塞桿的作 用, 這樣填料函就失去了密封防氧氣沿活塞桿泄漏 的作用, 且由于熱膨脹與活塞桿發生大阻力的摩擦 使活塞桿溫度升高。 4 初步處理及試車 用水砂紙打磨發黑的二、三級活塞桿, 使之露 出光亮本色; 調整填料函中每盒填料盒中填料密封 圈與盒套間的軸向間隙為0155mm～0165mm (研磨 三瓣、六瓣密封圈和阻流環端面) , 裝配好各級活 塞和其它零部件。重新開車后對活塞桿進行紅外線 溫度測量, 在各技術參數達到要求后的約16 小時 活塞桿溫度也達到了處理前的溫度, 因此, 上述原 因不是活塞桿炭化發黑的主要原因。 5 二次分析 再次發黑的活塞桿把我們的思路引向了填料的 材質問題。本套設備的密封環采用氟塑料, 我們知 道, 氟塑料的優點有: 摩擦系數低, 適合干摩擦; 耐化學腐蝕性強(有“塑料王”之稱) ; 耐溫好 (一般可在- 200 ℃～ + 200 ℃溫度之間工作) ; 吸濕 系數小。氟塑料的主要缺點有: 熱膨脹系數大(為 鑄鐵的10 ～ 20 倍) ; 導熱能力差( 不足鑄鐵的 1 %) ; 固態變形大(壓力大、溫度高時易軟化和塑 性變形) ; 機械強度差, 硬度低, 彈性小。故在氟 塑料制品燒結加工時常加一些適量的導熱劑、潤滑 劑、耐磨劑等起到增加強度、硬度、彈性及減小膨 脹系統的作用。 經設備制造廠填料配套廠家的確認, 這批密封 填料確實沒有填加適當的導熱劑、潤滑劑等填充劑。 由此, 我們確認活塞桿發熱的原因就是活塞桿的摩 擦熱沒有被填料函內的氟塑料填料及時傳導出。 6 再次處理及試車 為解決此發熱問題, 應提高填料的尺寸穩定性 和導熱能力。隨后重新制作了一批含各種填充料的 阻流密封環、三瓣、六瓣密封圈, 其填充料比例見 表2。 表2 填充函填充料組成比例 名 稱 耐磨劑 玻璃纖維 導熱劑 銅粉 潤滑劑 二硫化鉬 主材料 聚四氟乙烯 填料、密封圈10 % 20 % 5 % 65 % 活塞桿、導向環25 % 0 0 75 % 在對壓縮機二、三級的填料函進行全部更換、 并調整好每盒填料盒中填料密封圈與盒套間的軸向 間隙(為0155mm～0165mm) 后, 再次開車。在各 參數正常穩定運行24 小時后, 測得各級活塞桿的 溫度分別為一級58 ℃、二級68 ℃、三級74 ℃, 消除了以往的活塞桿發熱、發黑的異常現象, 滿足了氧壓機的正常參數。 在其后的壓縮氧氣正式運行過程中, 該氧壓機 再沒有出現活塞桿發熱、發黑等異常現象, 保證了 氧壓機的安全穩定運行。 注:本文得到越南現場服務領隊、開封空分設備 廠高級工程師高巨正的指點和幫助,在此表示感謝! |
