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无油润滑空压机活塞环过快磨损原因分析

作者:admin 发布日期:2019/2/16 关注次数: 二维码分享

活塞环是活塞式压缩机的重要零件之一,其作用是用来密封活塞与气缸之间的间隙,阻止压缩机容积内的气体沿活塞泄漏。活塞环密封质量的好坏,直接影响压缩机的正常工作。由于我公司的前身为自贡空压机厂,是国内早的三大空压机生产厂家之一,因此在空压机的设计及生产方面积累了很多宝贵的经验。就无油润滑压缩机中很容易出现的活塞环磨损过快的问题,我企业组织对此工作的专项技术分析,通过实践证明,现总结分析如下:





1、 无油空压机活塞环现状

现以我企业长期生产的ZW-3/7、ZW-6/7无油空压机为例,该系列空压机应用于石化,纺织,仪表等各工业部门。作为自动化控制气用,与再生式干燥过滤器配套即可用于医药,食品部门作发酵气源、传输气源,以及电子、科研单位作清洁气源,因此市场前景很好。我公司生产的ZW-3/7、ZW-6/7无油空压机均为Z型两级水冷固定式压缩机,整机撬装,由压缩机,冷却,调节,润滑系统,安全阀,储气罐,电机及控制设备组成。无油润滑空压机的活塞环曾在使用过程中频频出现活塞环磨损过快的问题,通过企业专项技术分析及指导,将原用户更换活塞环周期短不足1000h,延长到平稳运行8000h以上。

2、 活塞环过快磨损的原因

我公司生产的ZW-3/7、ZW-6/7无油空压机,气缸体为HT200,缸套为合金铸铁,一、二级活塞分别为ZL104和HT200的材料,活塞环、支承环均采用具有自润滑功能的填充聚四氟乙烯环。根据填充聚四氟乙烯材料的特点可知,聚四氟乙烯材料的填充剂的选择和数量,与气体性质和湿度有关,就我公司现有空压机用聚四氟乙烯活塞环过快磨损,主要有以下原因:

2.1气缸表面锈蚀,气缸内有液相水分会造成活塞环磨损过快

(1)由主机和辅机连接部分的漏水造成

当气缸内发现有水时,应首先仔细检查压缩机的气缸和冷却器。气缸主要检查气、水腔间有无渗漏,若有渗漏,可能是结构密封失效,或者是气缸出现裂纹造成的;而冷却器的渗漏原因主要是密封垫片的失效、管板与冷却器的胀接松动及冷却水管破损造成。

(2)由被压缩的介质含水份造成的

湿度较大地区的空气,在进入气缸冷却效果较好的压缩机时,会发生降温,如果温度下降到进气压力条件下的露点温度以下,湿气体中的水分就会析出,造成缸内带水。因此,在压缩湿量较高的气体时,要求气体进入气缸后温度不能过低,特别是对低压级时更应该注意。解决的办法是调节气缸的冷却水量,保证气体进入气缸后的温度,高于其进入气缸后该压力下的露点温度。按经验,一般调节气缸冷却水排水温度高于气体进气温度4-5℃就比较合理了。

2.2当压缩介质与气缸材质的填充聚四氟乙烯环的配方选择不当时,也会出现活塞环磨损过快填充聚四氟乙烯磨损量可按下式计算Δ=KPvT,式中K为磨损因子,P为气体压力,v为活塞头平均速度,T为时间。实践证明,同一种对磨的金属材料,不同的介质对于同一种配方的填充聚四氟乙烯环,其K值也是不同的。

因此,不同的压缩机生产厂家在进行产品设计时要根据被压缩的介质及气缸或气缸套的材质来选择相对应的配方。所以用户在选买填充聚四氟乙烯备件时,应直接向压缩机生产厂家购买,好不要在市场上随意采购。

2.3工作温度过高也会使活塞环磨损过快

除了设计制造因素外,还有可能因气缸内的工作温度高于设计值而影响。压缩机工作温度过高可能由以下三个原因造成:

(1)各级或某级气缸温度高于设计值,也可能是冷却器冷却效果差;

(2)高压级气缸内的气体泄漏至低压级气缸内,使低压级气缸的进气温度升高,进而使压缩终了温度及缸内温度升高;

(3)某级气缸的进、排气阀门泄漏。进气阀门若泄漏量较小,则必须进行进气阀门的煤油渗漏检查,若泄漏量较大则可通过手感检查发现,即用手摸进气阀门压盖,看其是否发热。排气阀门如泄漏量较小,则必须进行排气阀门的煤油渗漏检查,如泄漏量较大,则会引起次一级气缸排气压力的升高,通过仪表可以发现。如Ⅲ级排气阀门泄漏,则Ⅱ级的排气压力就会升高。

2.4 活塞环或支承环与气缸壁涨死导致活塞环磨损过快

活塞环或支承环与气缸壁涨死是在活塞环或支承环工作中受热膨胀发生的,在安装和拆卸的常温状态下无法发现。在活塞环或支承环的设计中,活塞环的切口安装间隙是按活塞环在工作温度下,活塞环在圆周方向的伸长量来确定的。如果活塞环的切口安装间隙小于活塞环在受热膨胀后的周向伸长量,则在受热膨胀时切口完全封闭时,就会向径向延伸,造成活塞环径向扩张。而支承环与气缸壁的径向间隙则是根据支承环在工作温度下的径向膨胀量来确定的。因此支承环与气缸壁的间隙不能随意改小,应严格按使用说明书上提供的间隙的尺寸。

但是由于用户购买的活塞环或支承环在配方和质量上与原配方的差异,使其热胀系数不同。因此,用户购买其它厂生产的活塞环或支承环时,应要求生产厂家提供该环材料的热胀系数。在安装时应重新复验和计算活塞环的切口安装间隙和支承环的径向间隙。填充聚四氟乙烯环的热膨胀量可按以下公式进行计算

δ=al(t2-t1)

式中 δ------受热后的伸长量

a ------填充聚四氟乙烯的线膨胀系数

l ------活塞环的周向长度或支承环的径向厚度

t2------工作时的温度,℃ t1------安装时的温度,℃

如生产厂家不提供数据,则无法通过复算确定安装间隙,建议用户不要盲目选购。

活塞环和支承环在气缸内涨死会使活塞环、支承环与气缸壁接触部分的比压大大高于正常运转时比压。由于比压的增大,活塞环、支承环与缸壁间的摩擦力也大大增大。一般压缩机是活塞平均线速度都在3m/s左右,在这种线速度和大摩擦力条件下,活塞环、支承环与缸壁之间的接触温度会急剧上升,这种高表面接触温度会大大降低活塞环强度,使得活塞环容易被磨损。

2.5被压缩的气体过脏导致活塞环磨损过快

被压缩的气体过脏是指被压缩气体含有较多的粉层、金属粉末、非金属纤维和水等杂质。这些杂质一旦进入气缸内,有一部分就会粘附甚至嵌入活塞环的表面,造成活塞环与活塞槽径向间隙变小,活塞环周向无法伸缩,从而使环周向不均匀磨损加快,严重降低活塞环、支承环的使用寿命。为避免这种情况发生,安装时有必要对原厂备件活塞环、支承环径向尺寸进行处理。方法是用细砂纸铺在玻璃板上,活塞环、支承环在上面均匀打磨,经验上活塞环、支承环与槽径向尺寸间隙应在0.2-0.3mm为宜。

3、 处理措施

(1)根据情况合理、灵活的配装冷却水管路,以降低排气温度。合理的增加级间分离器,分离气体中的油和水等异物。

(2)在压缩机进气管前增加过滤器,解决进入气缸内气体含尘、含杂质的问题。

(3)购买原厂配件,保证产品质量,延长活塞环的使用寿命。

(4)做好日常维护检修工作,对漏水现象及时解决,严防漏水造成的气缸锈蚀。装配活塞环过程中,严格控制装配间隙。




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