LW-25／42型无油润滑空气压缩机取消平衡段改造总结

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Revamping Summary for Removing Balance Segment ofLW-25/42 Oil-free Lubricated Air CompressorPAN Zhong-gao(Chengdu Bolei Chemical M achinery Co.，Ltd.，Chengdu Sichuan 611130，China)Abstract：The compressor has the defects of high power consumption，low gas transmissioncapacity and short life of third stage easily damaged parts.Analyze the reason which is due tO settingthe balance segment.Revamp the compressor by removing the balance segment，the revamping effectsare good。

Key words：compressor；balance segment；revamping广东丰盛食品饮料有限公司先后从国内某压缩机公司购入三台 LW-25/42型空气压缩机，用于给饮料瓶制造系统提供中压空气，每台压缩机出口均设有-个容积 3 m。的储气罐。该种压缩机结构紧凑，检修方便，运行平稳，-级气阀、各级填料、-级活塞环等易损件使用寿命特长。

三 台压缩机从 2000年在投入使用 ，至今-直平稳运行。在长期使用中发现该类压缩机存在几点不足之处：① 单位产量的功耗高，该机为国内某压缩机公司上世纪 70年代自主开发的 L型空气压缩机，因局限于当时的生产条件，其二三级间采用了平衡段，在消耗同样功率的前提下，该机的产量要低于不含平衡段的同类压缩机；②三级活塞环使用寿命极低，平均使用寿命低于4O d；③ 三级气阀阀片易断裂。为提高压缩机的经济性与可靠性，应丰盛食品饮料有限公司的邀请，我们对该压缩机进行改造。

1 存在的问题LW-25/42型空气压缩机为 L型，采用三级压缩。第-级为双作用气缸，独占立式列；二三级为单作用气缸，合占卧式列，中间通平衡段，平衡段与大气相通 。其结构和布置见图 1，实际运行参数见表 1。

该机原设计人 口流量为 25 m。/rnin，压缩机出口配有容积为 3 m。的储气罐。当压缩机满负荷运转时，耗时 4 min 30 S可以将储气罐 打满”，即将罐中的压力从常压提高到 3.5 MPa。

而在实际使用中，所耗时间约为 5 min，显然，该机实际流量小于设计的公称流量。

收稿日期：2012-10-30作者简介：潘仲高 (1972-)，男，四川开县人，工程师，博磊化工机械有限公司总工程师兼技术部长。

第 2期 潘仲高：LW-25/42型无油润滑空气压缩机取 消平衡段改造总结 ·81·图 1 Lw-z5/42型空气压缩机结构和布置图表 1 Lw-25/42实际运行参数(改造前)注：压 缩机活塞 行程 240 mm，轴 功率 275 kW，转速590 r/rain，电机 型号 Y450-10。

该机原配电机型号为 Y450-10，功率 280 kW，电压 380 V，额定电流 571 A。当压缩机空负荷试车时，电流表显示电机电流为 210 A；当压缩机排气压力达到 3.5 MPa时，电流表显示电机电流为 560 A。根据上面的数据可以分析计算出，当压缩机排气压力达到 4。2 MPa(此为压缩机设定的额定值)时，电机电流将会升至 583 A，从而超过电机的额定电流。显然 ，该机的功耗超过原设计功耗 。

压缩机的二三级公称排气温度分别为 170℃和 160℃。从表 1可以看出，当压缩机的末级排气压力达到 3.5 MPa时，二三级实际排气温度均超过了公称值。过高的二级排气温度，将加重该级冷却器的热交换负荷，导致该级气体冷却不充分，使三级的进气温度高于原设计值，从而又导致更高的三级排气温度。同时，高温也会大大缩短压缩机易损件的使用寿命。该机实际运行中，三级活塞环的平均寿命不到 40 d，三级气阀的使用寿命同样不理想，阀片极易断裂。

2 原 因分析流量低、功耗高、三级易损件的使用寿命短，该压缩机的这三大不足之处，其根源在于压缩机设有平衡段 。

平衡段造成的直接危害是各级气缸内的气体向平衡段泄漏，分外泄漏和内泄漏两种。平衡段与其相连的各级气缸间均存在泄漏压差，在泄漏压差的作用下，各级气缸的气体将不同程度通过活塞环向平衡段泄漏。当平衡段与-级进气管或大气连通时，该泄漏属于外泄漏；而平衡段与其余各级进气管连通时，该泄漏属于内泄漏。

内外泄漏均会使压缩机的气量减少。外泄漏是直接使压缩机的气量减少：泄漏气体往往温度偏高，漏入-级人口管道内，对管道内吸入的新鲜气体有加热的作用，使实际进口温度高于设计工况温度 ，虽然压缩机的容积流量不变 ，但质量流量实际减少了，达不到设计的供气量，从而影响产量。而内泄漏将会间接影响压缩机的产量：首先，内泄漏会降低本级的打气能力，从而引起前-级排气压力升高，增大前-级的级间压比，进-步导致前-级打气能力降低。如此循环，终会使-级出口压力升高、压力比提高，造成-级容积效率下降，使-级吸气量减少，压缩机的气量下降，最终影响产量。从理论计算来看，当压缩机各级气缸尺寸确定后，其打气量同该机的气密系数 、容积系数 压力系数 和温度系数 的乘积成正比。其中，气密系数 又与气阀、填料和活塞环的泄漏量成反 比。气阀的泄漏量-般在 2 ～4 ，它只影响本级流量 ；填料的泄漏量-般在 0.2%～0.4%，它将影响本级和本级以前级次的流量 ；活塞环的泄漏量-般在1 ～4 9/6，它分为内泄漏和外泄漏，内泄漏只影响本级流量 ，外泄漏将影响本级和本级以前级次的流量。例如，本次欲改造的 Lw-25/42型空气压缩机 ，因二三级 中间通平衡段 ，其二级的泄漏由轴侧的填料泄漏、活塞环泄漏和气阀泄漏组成，此处活塞环泄漏属于外泄漏；三级的泄漏由活塞环泄漏和气阀泄漏组成，其活塞环泄漏仍然属于外泄漏。该压缩机气密系数 的计算如表 2。

将 Lw-25/42型空气压缩机取消平衡段改造后，因二三级已变为串联的双作用缸，其二级的泄漏由两侧的填料泄漏、活塞环泄漏和气阀泄漏组成，此处活塞环泄漏已变为内泄漏；三级的泄漏由轴侧的填料泄漏、活塞环泄漏和气阀泄漏组成，其活塞环泄漏也变为内泄漏。该压缩机气密系数 k 的计算如表 3。

第 2期 孙桂华等 ：浅谈 17-4PH 沉淀硬化不锈钢 · 85 ·然时效，使其内部的合金元素向晶界处聚集，造成对原始晶玲构的强化，使得零件在热处理后没有产生相应的力学性能变化。对此采用两次固溶处理加深时效 (图 4)的热处理方法来 消除05Cr17Ni4Cu4Nb原始状态不好所带来的不利影响。增加-次固溶处理的效果相当于多-次预处理，不但可以消除原来不良的组织结构，匀化合金元素的分布 ，而且可以进-步增加奥氏体的稳定性，细化奥氏体晶粒，使后面的热处理能顺利进行。这样可使固溶处理的效果达到最佳。

赠时间 /rain图 3 05Cr17Ni4Cu4Nh的热处理工艺3 结 语由于 O5Cr17Ni4Cu4Nb的合金元素含量较高，在材料前期轧制和锻造时容易形成不良的组织 ，在热处理工艺 中增加-个预处理过程，可解决沉淀时效时无强化变化的问题 ，改进过的工艺在以后的生产中～直很稳定。

赙时间/min图 4 改进后的热处理工艺在高负荷的滑动面，可在其中-个表面上堆焊-层硬金属或者其中-个面采用沉淀硬化不锈钢 。多 次 试 验 表 明，在 其 表 面 堆 焊 StelliteNO.6合金后硬度为 397HB，17-4PH 阀座的表面硬度在 329 HB以下，保证密封副差值大于 5OHB。17-4PH 时效 处理后有 较高 的硬 度 ，因此用作阀座和阀盘等耐磨擦部件时，可以减少抱死现象的发生，17-4PH钢热处理后实现了马氏体富铜钼强化 ，达到阀座的力学性能，其硬度在329 HB或以下 ，能满足摩擦 副硬度相差 5O HB以上的要求 。

I◆IIl◆ lII◆ l I◆ lIl◆ I I◆ j◆I◆ ◆ 川 ◆ l◆ 1.1Il◆ II◆ i◆ ◆ l◆l◆ l◆ lIIf◆ lII◆ ◆l◆ I◆ l◆ lII◆ j◆I◆ I1◆ Il◆ III◆ l I◆I◆ ◆ I I◆ I◆ I◆llIl◆ l◆ I◆l◆ lI◆ II◆ l◆ i◆川l◆ l◆(上接第 82页)表 4 LW-25/42实际运行参数(改造后 )压力从常压提高到 3.5 MPa)。显然，现压缩机的实际流量大于原压缩机设计的公称流量。

本次改造保留了原电机，当压缩机空负荷试车时，电流表显示电机电流为 2OO A；当满负荷运行(即排气压力达到 3.5 MPa)时，电机电流为550A～以上数据同改造前的数据比较，可以发现改造后功耗低于原压缩机实际功耗。

改造后压缩机从 8月中旬投入生产，到目前为止，累计运行-年半，各易损件使用寿命均有较大的延长，其中，各级活塞环、支承环使用寿命不低 于3 000 h；各级气 阀使用 寿命不低 于6 000 h；各级填料使用寿命不低于 8 000 h。

从上面的数据我们可以看出，本次对 Lw-25/42型空气压缩机取消平衡段的改造 ，既增加了该压缩机的流量，降低了该压缩机的功耗比，又改善了该压缩机易损件的工作环境，延长了它们的使用寿命，达到了预期的目的。

5 结 语理论依据充分，准备工作充足，在丰盛食品饮料有限公司大力支持下，本次改造取得了理想的效果。随后，受广州源丰食品饮料有限公司、辅标致食品饮料有限公司等用户委托，我们先后对 LW-16/40、Lw-20/35型空气压缩机进行了同样的取消平衡段改造。从 2010年开始第-台 LW-25/42空气压缩机改造以来，至今我们已改造了 Lw-25/42空气压缩机 16台、LW-16/40和 LW-20/35型空气压缩机各 5台，均取得了圆满成功，受到了厂家的-致好评。