氢气压缩机活塞损坏原因分析

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炼 油 与 化 TREF1NING AND CHEMICAL INDUSTRY 第24卷氢气压缩机活塞损坏原因分析刘玉凤 ，李 涛(1.大庆雪龙石化技术开发有限公司，黑龙江大庆163714；2.大庆石化工程质量监督站，黑龙江大庆163714)大庆石化公司氢气压缩机GC101AB是向生产装置输送氢气的往复式压缩机，为立式双缸无油润滑(迷宫式)压缩机，操作条件为吸入压力为2.9 MPa、温度为38℃；排出压力为6.5 MPa、温度为120 oC。1986年投入运行以来-直很平稳，维修周期为 12个月。2000年该设备进行了改造投用后多次发生活塞与缸套粘结造 ，成活塞与缸套损坏使检修周期缩短。

1原因分析该压缩机的活塞材质是铝合金的锻件ZL301，缸套为铸钢，基本尺寸是 115 mm。活塞外形制成迷宫状，缸套内部车削成较为锋利的螺纹然后磨制而成。

制造厂出厂要求是活塞侧间隙大于O.29 mm时就必须更换活塞。并没有给出活塞与缸套的最袖隙。其设计思想是活塞与缸套在工作升温膨胀的过程中均匀磨擦多余的部分被缸套上螺纹牙尖切削掉，切削掉的铝金属碎屑只有极少部分留存在螺旋槽里，其它大部分随着气流被带到操作系统中。

当压缩机达到稳定状态时，操作条件也就达到了要求，这时缸套与活塞的侧间隙为最小的，密封效果最好。

但是如果活塞的侧间隙很小，温度上升的很快，活塞的膨胀速度加快，导致切削量加大，活塞对缸套压力也增大了，磨擦产生大量的热量快速提高活塞的温度，这时被切削掉的铝金属碎屑不能及时排出。堆积在缸套和活塞之间的铝金属碎屑加剧了活塞的磨损。最终导致活塞损坏，排出压力降低，排气量急剧下降。根据现场的实际条件情况测得缸套温度为45℃，据此可以算出缸套在工作时的平均膨胀量 ]。

2膨胀量计算安装时的温度T20 oC；缸套外壁温度 45 oC；缸套内壁温度120℃；铸钢膨胀系数L。10.6；铸铝合金膨胀系数L224.8；缸套标准尺寸 115 mm；活塞的标准尺寸 115 mm。

(1)正常工作时缸套的平均膨胀量为s ：S( T2)/2x xL (45120)xl 15x10.60.10 mm(2)正常工作时活塞的膨胀量为 ： ( - × ×厶 (120-20)x115x24.80.29 mil(3)差值为s：S： -5I0.29-0.100.19 mm在冷态下应该保证活塞与缸套的最袖隙为 0.19 mm才能满足设计要求而在工作时不与缸套发生磨擦。另外考虑到定位轴承、导向轴承和缸套之间的安装误差 、加工误差及工作间隙，常温下该压缩机活塞与缸套的最小侧间隙不小于0.15 IlfI1口。

改造后制造商供应的活塞间隙很小，直径0.05 mm左右，有的接近于0。改造后活塞间隙不符合标准是活塞损坏的主要原因。

运行中磨削掉的铝合金碎屑-部分随着气流进入了缓冲罐，-部分仍然被挤在螺纹线的凹槽内。检修时如不及时清理，更换新的活塞后，由于温度的升高，活塞上的迷宫部位的铝合金会被切掉，就不能进入螺纹线的凹槽内，而是被挤在活塞与缸套之间产生剧烈的磨擦形成高温在活塞的表面上形成轴向的深沟导致活塞损坏失效。所以在更换活塞前-定要把缸套螺纹线的凹槽内的铝合金碎屑清理干净。

3解决措施(1)严格控制压缩机活塞与缸套的最袖隙不小于0.15 mm，对于不合格的要进行修理使其达到要求。在修理时注意活塞的外园与活塞的内孔的同轴度-定要好。

(2)在更换活塞前-定要把缸套密封螺纹线的凹槽内的铝合金碎屑清理干净。螺纹密封线要保持畅通。

(3)开工时要控制好温度升高和压力升高的速度。检修完成后的试车中如果压力升高太快会导致温度升高过快。活塞与缸套的膨胀系数的差异，使活塞膨胀过快 。

(4)在升压时要控制好排出温度的升温梯度，-般为20～40℃，另外在每个升压梯度要停10 min左右，便活塞与缸套充分磨合，并把磨损碎屑带走。

4结束语氢气压缩机 GC101AB活塞的侧间隙改进后 ，已经连续运行了13个月，各项性能符合标准效果良好∠未改进之前的最长运行周期4个月有了较大幅度的提高。