氧气压缩机无润滑改造技术探讨.doc

1问题的提出 中国南车集团戚墅堰机车车辆厂（下简称戚机厂）制氧站现有10台3Z3.5- 1.676150氧 气压缩机，其屮有4台用于压缩氮气。该压缩机为立式结构，采用三级压缩。这种活塞式压 缩机一个显著的特点是：通过使川蒸饴水作为润滑剂，来达到降低摩擦和汽缸内温度的目 的。但是，由于使用这种润滑形式，直接导致气瓶屮气体的水分含颦过高，影响气体的使用 质量，在有些场合英至导致产品报废（如以氮气作为制造空调的工业气体，如果含水量不达 标，将直接影响空调质量）。为此，戚机厂在氧气压缩机（用于压缩氮气）的无润滑改造方面作 了一些工作。现将改造过程屮的儿个关键环节介绍如卜。 2填充聚四氟乙烯活塞环配比的确定 2.1聚四氟乙烯简介 聚四氣乙烯虽然具有良好的白润滑性能，但耐磨性、导热性、形态稳定性差，所以要填 充一些填充物以克服这些缺点。加填充物改进的聚四氟乙烯，称为填充聚四氟乙烯，填充物 最常见的是玻璃纤维、右墨、青铜粉和二硫化钥等。以填充聚四氟乙烯为材质的导向环、活 塞环的耐磨性和使用寿命，取决于材料成分配比、材料质量、环的加工工艺、环的结构、环 的安装质量和压缩机的运行状况等，其屮起主导作用的是材料的配比和环的结构? 2.2填充聚四氟乙烯活塞环配比的确定 该压缩机原使用的导向环、活塞环配方（按质量白分比计）为：聚四氟乙烯75%,玻璃纤 维25%,这种配比最大缺点是T?磨润滑性能很差，在无蒸馆水润滑时，机器运行工况（2经明 显改变。由于汽缸内温度明显升髙（-般可达130C左右），致这种配比活塞环的使用寿命人 人降低。戚机厂曾在一台氮气压缩机上作过试验，累计运行吋间仅70 2 填充聚四氟乙烯填料最佳配方的选择，必须根据工作条件（介质，湿度，速度）、磨损因索 及结构强度3个方而综合考虑來决定，单从一个角度决策，做出的结论其至可能是错谋的。 而要正确地做到这一步，必须要有一系列的试验为基础。 林徳公司曾对气体介质及其屮的水分对填充聚四氟乙烯磨损因索的影响作了人量的试 验，发现加石墨25%的填充聚四氟乙烯磨损因素对水分不敏感，而加入玻璃纤维后，磨损 因索波动很大。根据这一结果，并参照100°C时齐种填充材料聚四氟乙烯的机械特性（见表 1）,决定使用石墨为主外加填料，以增强白润滑性能。由于加的石墨过多，使机械强度有所下 降，必须补充一定量的青铜粉。经过反复试验，最终确定的配比是：冇墨20%，聚四氟乙烯 70%,青铜粉10% o 表1 100V时加各种填充材料集四氛乙烯的机械转性 温?度/工填充林料填充箍％ 抗拉鞭度 A? 延伸率屈眼点 无 无 10 278 4 8 15 S 31S 4 5 石星 15 7. 3 171 5 8 100 铜 15 10 311 5 2 35 a 8 144 1 1 石墨 35 4 5 — 3.1原三级活塞环结构的不足之处 研究认为，无润滑条件下以三级汽缸T作环境最为恶劣。由于三级活塞环是整体碗形结 构，见图1,來自高压端的气体压力使环紧紧贴着汽缸内壁作直线往复运动,在温度较高的 环境下，使用寿命很短，如不改进，将需要经常更换导向环和活塞环，增加了非生产检修时 间和费用。 图】原三级活塞头组合结掩 试验证明，一二级活塞环在无润滑条件卜：根据温升情况重新调整活塞环间隙尺寸即对, 使用材料 的线膨胀系数公式计算理论间隙，由于实际T况的差异，理论值存有误差，在实践中要进行- 修正。定好间隙后，进行5h左右的连续负载试验，解体后未发现活塞环卡死或开口处有挤 压现象即可。表2列出了改造后活塞环的结构尺寸及工作参数。 表2改造洁活塞环結构尺中及工作統 活塞环結构參妓 【级 H級 III级 宽度/伍m 10 + Q 5 1 5 + Q 2 12±Q 2 外径 285+ Q 2 1181Q 2 48 ±Q 2 厚度/turn 9 5±Q 1 9. 5±Q 1 9 5 + Q I 开口间陳/nm 5 + Q 5 4 5±Q 2 3 +Q 2 工作压力心］Pa Q 52 a 3 14 7 3.2使用T形活塞环的设想 T形活塞环的结构见图2。 工作机理：当活塞环全部为新的时，其外部圆周正好紧贴在汽缸壁上，以弹力环使活塞 环压紧缸壁， 并在活塞环的环形肩和空间的坏体之间保持一定的距离，在比较短的运行过程屮，活塞环的 外部圆周承 受磨损，直到环肩碰到环体为IX —口到这种情况形成之后，活塞环即被“夹牢”，活塞环 不能够再从活塞 槽中径向弹出。 这里值得注意的是由弹力环加强的压缩气体乐力（或者可以说是由活塞环顶-部与底部两 而的压力差产生的径向力），已经不能够迫使活塞环压紧汽缸舉，这股径向力（背压）被活塞 环空间的环体所抵消。 这是消除活塞环磨损的主要原因。T形活塞环的优越性在于熾损速度缓慢。 T形清X环图2 T形清X环 图2棊有T形活塞