【壓縮機網】河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠2005年2月份建成投產一套KDONAr-6000/ 2000/180型空分裝置，其中氧壓機采用某國內壓縮機公司生產的ZW-52/20型活塞式氧壓機，工廠代號0310X，采用立式、四列、四缸、三級雙作用、氣缸無油潤滑、水冷式。氧壓機三臺，兩用一備。
一、機器結構簡介
一二級活塞環(huán)為普通的搭接口式矩形斷面聚四氟乙烯環(huán)。三級活塞環(huán)采用T型活塞環(huán)結構，這種環(huán)經過一段時間運轉后，T型環(huán)的肩格靠在間隔圈上，抵消了環(huán)背面的氣體使環(huán)壓到氣缸鏡面上的力，所以這種T型環(huán)磨損甚小，這樣就提高了活塞環(huán)的使用壽命，至少在8000小時以上。但活塞是組合式的形式：5只活塞環(huán)嵌在三種規(guī)格共5只間隔圈內，由活塞體通過螺母、墊碗、活塞桿組裝在一起，因此增加了加工、裝拆的麻煩。見附圖。
該機器運行參數如下：
一級吸氣壓力0.016MPA，末級冷卻器后溫度≦45℃；
實際運行中，一級吸氣壓力0.012MPa 一級排氣0.28MPa，一級排氣溫度170℃；
二級排氣壓力0.88MPa，二級排氣溫度158℃；
三級排氣壓力1.50MPa，三級排氣溫度85℃。
二、故障現象
2018年8月28日，因處理1#氧壓機三級活塞桿帶油，更換了一套備用三級活塞桿活塞體活塞環(huán)的組裝件，該組裝件是從另一臺氧壓機上因導向環(huán)拆下更換新導向環(huán)后存放于倉庫。同時將二三級密封器內的密封件予以更換。檢查二三級氣閥，因緩沖片外緣掉塊更換一只新二級排氣閥。檢修結束，開機，其二級排氣壓力達到了1.02MPa，二級排氣溫度達到170℃，而在檢修前運行時分別是0.88MPa、160℃。針對二級排氣壓力、溫度偏高異常，首先檢查壓力表和熱電阻，并未發(fā)現異常，而且二級排氣溫度、壓力是同時升高，說明是真實變化，并不是儀表測量問題。其次因三級吸氣閥不燙手，停機后再次檢查三級排氣閥，有部分彈簧斷裂，更換全部彈簧。開機后，二級排氣溫度、壓力仍是偏高，沒有改善。
29日，再次拆三級吸氣閥、排氣閥進行查漏，更換掉一個內漏稍大的吸氣閥和排氣閥，并吊出三級活塞進行檢查，五個活塞環(huán)中一個環(huán)卡在活塞體間隔圈槽內不能靈活伸縮。于是解體活塞，取出活塞環(huán)進行修復，確保足夠的軸向間隙，能夠在槽內靈活。處理完畢，開機，各級壓力分別達到0.28、1.0、1.4MPa，二級排氣溫度與一級排氣溫度僅差2℃，分別是168℃和170℃，仍是二級排氣溫度壓力異常。
30日，檢查全部氣閥，更換有裂紋的二級排氣閥片一只和部分氣閥彈簧，中午開啟升壓試機，二級排氣壓力仍是1.0MPa。于是停機，這次更換新活塞桿和五只新活塞環(huán)組裝的活塞體組裝件，回裝后開機，二級排氣壓力0.88MPa，排氣溫度相應隨著下降，至此，二級排氣壓力和溫度異常偏高的故障得以解決。
三、原因分析
2006年因該空分裝置的氮壓機（工廠代號0546）發(fā)生一起活塞環(huán)磨損嚴重導致環(huán)槽內彈力環(huán)跑出摩擦住氣缸的嚴重事故，許多彈力環(huán)碎片擠壓在氣閥內，造成溫度壓力異常，氣缸出現多處劃痕磨損。為了避免在氧壓機上發(fā)生類似事故，經與壓縮機廠家交流后，當時就把這三臺氧壓機的活塞體上彈力環(huán)全部拆下，開機后未見各級壓力有明顯變化，這十幾年來一直運行穩(wěn)定。
豫光制氧廠有共計14臺活塞式氧氮氣壓縮機，以往活塞機上斜切口或搭接口活塞環(huán)一般采用矩形活塞環(huán)，使用極限是當磨損量達到1/3徑向厚度時才予以更換新環(huán)。如該氧壓機一二級活塞環(huán)新環(huán)厚度15mm，當磨損到環(huán)厚接近10mm時，考慮到下一個例檢運行周期，我們就主動更換新環(huán)，不會出現因活塞環(huán)太薄而導致壓力溫度升高現象。而該三級活塞采用組裝式，用的是T型環(huán)，過去每4000小時解體活塞專門例檢時，活塞環(huán)厚度一直未見明顯變化，不像一二級活塞環(huán)磨損量大需要更換，因此數年后不再專門解體三級活塞檢查活塞環(huán)厚度，除非出現導向環(huán)不符合技術要求才解體予以更換導向環(huán)，此時若活塞環(huán)厚度未明顯變小，一般也不予更換活塞環(huán)。
活塞環(huán)的密封作用主要是依靠活塞環(huán)外表面緊貼氣缸表面、活塞環(huán)底平面與環(huán)槽底平面緊貼以及整個活塞環(huán)組的間隙空間形成的阻塞密封和節(jié)流密封的共同作用而建立起來的。T型環(huán)與活塞體的間隔圈之間設計是一個很小的間隙，在運行初期，活塞環(huán)在泄漏進環(huán)背面空間氣體力形成的背壓作用下，T型環(huán)外圓表面緊貼氣缸內壁而存在磨損，直到環(huán)與間隔圈的間隙為零時活塞環(huán)受間隔圈限制無法再向外擴張，這時僅靠活塞環(huán)外表面與氣缸之間的狹小間隙的氣體節(jié)流和此后活塞環(huán)相互之間的空間的膨脹作用而達到密封作用，但其密封性不如之前活塞環(huán)能夠緊貼氣缸時的狀態(tài)。8月28日這次雖然T型環(huán)厚度簡單用塞尺從活塞環(huán)軸向間隙塞進配合游標卡尺去量仍有約11mm（新環(huán)12mm厚），但事后分析時在活塞體上用手撐開活塞環(huán)，量其外徑，僅∮209.8mm，而三級氣缸內徑∮210mm，由于活塞環(huán)受間隔圈限制沒有伸縮余量，因此活塞環(huán)不能緊密貼合在氣缸鏡面上形成密封，導致密封性差。在三級一端吸氣時，另一端被壓縮的高壓氣體會部分竄到該吸氣端，造成二級排氣壓力升高，溫度相應升高。為了進一步利用和延長T型環(huán)的使用壽命，解體活塞更換新活塞環(huán)時，將其活塞體上各間隔圈送到車床上加工，內徑擴大1mm，由∮197mm擴大到∮198mm。
四、結束語
活塞壓縮機級間壓力偏高，一般是高壓級氣閥內漏和高壓級活塞環(huán)泄漏，本次出現的二級排氣壓力偏高故障，因我們在這種組裝式活塞方面認識不到位，缺乏活塞環(huán)磨損需更換的經驗理論數據，導致處理問題費了周折。在今后例檢三級時，要測其活塞環(huán)撐開后的外徑，與氣缸內徑對比，當≤210mm時要解體活塞更換新活塞環(huán)。由于活塞環(huán)開始運行時有一個跑合過程，因此更換新的環(huán)后應先無負載地運轉一段時間，然后逐漸升高壓力。因壓縮氧氣介質的特殊性，運行中密切注意氧壓機的溫度壓力是否出現異常突然變化或與以往數值差別較大，如有就需停機進行檢查。氣閥、氣缸、密封器、曲軸箱等要按要求每4000小時進行檢查、更換磨損件。出現異常撞擊聲響要采取緊急停機，防止撞缸事故的發(fā)生。一般運轉16000～24000小時后機組要解體大修進行全面檢查，并對照原來的記錄數據重新找中、找平，修配或更換磨損及損壞的零部件，以恢復機器的最佳運行性能。
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【壓縮機網】河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠2005年2月份建成投產一套KDONAr-6000/ 2000/180型空分裝置，其中氧壓機采用某國內壓縮機公司生產的ZW-52/20型活塞式氧壓機，工廠代號0310X，采用立式、四列、四缸、三級雙作用、氣缸無油潤滑、水冷式。氧壓機三臺，兩用一備。
一、機器結構簡介
一二級活塞環(huán)為普通的搭接口式矩形斷面聚四氟乙烯環(huán)。三級活塞環(huán)采用T型活塞環(huán)結構，這種環(huán)經過一段時間運轉后，T型環(huán)的肩格靠在間隔圈上，抵消了環(huán)背面的氣體使環(huán)壓到氣缸鏡面上的力，所以這種T型環(huán)磨損甚小，這樣就提高了活塞環(huán)的使用壽命，至少在8000小時以上。但活塞是組合式的形式：5只活塞環(huán)嵌在三種規(guī)格共5只間隔圈內，由活塞體通過螺母、墊碗、活塞桿組裝在一起，因此增加了加工、裝拆的麻煩。見附圖。
該機器運行參數如下：
一級吸氣壓力0.016MPA，末級冷卻器后溫度≦45℃；
實際運行中，一級吸氣壓力0.012MPa 一級排氣0.28MPa，一級排氣溫度170℃；
二級排氣壓力0.88MPa，二級排氣溫度158℃；
三級排氣壓力1.50MPa，三級排氣溫度85℃。
二、故障現象
2018年8月28日，因處理1#氧壓機三級活塞桿帶油，更換了一套備用三級活塞桿活塞體活塞環(huán)的組裝件，該組裝件是從另一臺氧壓機上因導向環(huán)拆下更換新導向環(huán)后存放于倉庫。同時將二三級密封器內的密封件予以更換。檢查二三級氣閥，因緩沖片外緣掉塊更換一只新二級排氣閥。檢修結束，開機，其二級排氣壓力達到了1.02MPa，二級排氣溫度達到170℃，而在檢修前運行時分別是0.88MPa、160℃。針對二級排氣壓力、溫度偏高異常，首先檢查壓力表和熱電阻，并未發(fā)現異常，而且二級排氣溫度、壓力是同時升高，說明是真實變化，并不是儀表測量問題。其次因三級吸氣閥不燙手，停機后再次檢查三級排氣閥，有部分彈簧斷裂，更換全部彈簧。開機后，二級排氣溫度、壓力仍是偏高，沒有改善。
29日，再次拆三級吸氣閥、排氣閥進行查漏，更換掉一個內漏稍大的吸氣閥和排氣閥，并吊出三級活塞進行檢查，五個活塞環(huán)中一個環(huán)卡在活塞體間隔圈槽內不能靈活伸縮。于是解體活塞，取出活塞環(huán)進行修復，確保足夠的軸向間隙，能夠在槽內靈活。處理完畢，開機，各級壓力分別達到0.28、1.0、1.4MPa，二級排氣溫度與一級排氣溫度僅差2℃，分別是168℃和170℃，仍是二級排氣溫度壓力異常。
30日，檢查全部氣閥，更換有裂紋的二級排氣閥片一只和部分氣閥彈簧，中午開啟升壓試機，二級排氣壓力仍是1.0MPa。于是停機，這次更換新活塞桿和五只新活塞環(huán)組裝的活塞體組裝件，回裝后開機，二級排氣壓力0.88MPa，排氣溫度相應隨著下降，至此，二級排氣壓力和溫度異常偏高的故障得以解決。
三、原因分析
2006年因該空分裝置的氮壓機（工廠代號0546）發(fā)生一起活塞環(huán)磨損嚴重導致環(huán)槽內彈力環(huán)跑出摩擦住氣缸的嚴重事故，許多彈力環(huán)碎片擠壓在氣閥內，造成溫度壓力異常，氣缸出現多處劃痕磨損。為了避免在氧壓機上發(fā)生類似事故，經與壓縮機廠家交流后，當時就把這三臺氧壓機的活塞體上彈力環(huán)全部拆下，開機后未見各級壓力有明顯變化，這十幾年來一直運行穩(wěn)定。
豫光制氧廠有共計14臺活塞式氧氮氣壓縮機，以往活塞機上斜切口或搭接口活塞環(huán)一般采用矩形活塞環(huán)，使用極限是當磨損量達到1/3徑向厚度時才予以更換新環(huán)。如該氧壓機一二級活塞環(huán)新環(huán)厚度15mm，當磨損到環(huán)厚接近10mm時，考慮到下一個例檢運行周期，我們就主動更換新環(huán)，不會出現因活塞環(huán)太薄而導致壓力溫度升高現象。而該三級活塞采用組裝式，用的是T型環(huán)，過去每4000小時解體活塞專門例檢時，活塞環(huán)厚度一直未見明顯變化，不像一二級活塞環(huán)磨損量大需要更換，因此數年后不再專門解體三級活塞檢查活塞環(huán)厚度，除非出現導向環(huán)不符合技術要求才解體予以更換導向環(huán)，此時若活塞環(huán)厚度未明顯變小，一般也不予更換活塞環(huán)。
活塞環(huán)的密封作用主要是依靠活塞環(huán)外表面緊貼氣缸表面、活塞環(huán)底平面與環(huán)槽底平面緊貼以及整個活塞環(huán)組的間隙空間形成的阻塞密封和節(jié)流密封的共同作用而建立起來的。T型環(huán)與活塞體的間隔圈之間設計是一個很小的間隙，在運行初期，活塞環(huán)在泄漏進環(huán)背面空間氣體力形成的背壓作用下，T型環(huán)外圓表面緊貼氣缸內壁而存在磨損，直到環(huán)與間隔圈的間隙為零時活塞環(huán)受間隔圈限制無法再向外擴張，這時僅靠活塞環(huán)外表面與氣缸之間的狹小間隙的氣體節(jié)流和此后活塞環(huán)相互之間的空間的膨脹作用而達到密封作用，但其密封性不如之前活塞環(huán)能夠緊貼氣缸時的狀態(tài)。8月28日這次雖然T型環(huán)厚度簡單用塞尺從活塞環(huán)軸向間隙塞進配合游標卡尺去量仍有約11mm（新環(huán)12mm厚），但事后分析時在活塞體上用手撐開活塞環(huán)，量其外徑，僅∮209.8mm，而三級氣缸內徑∮210mm，由于活塞環(huán)受間隔圈限制沒有伸縮余量，因此活塞環(huán)不能緊密貼合在氣缸鏡面上形成密封，導致密封性差。在三級一端吸氣時，另一端被壓縮的高壓氣體會部分竄到該吸氣端，造成二級排氣壓力升高，溫度相應升高。為了進一步利用和延長T型環(huán)的使用壽命，解體活塞更換新活塞環(huán)時，將其活塞體上各間隔圈送到車床上加工，內徑擴大1mm，由∮197mm擴大到∮198mm。
四、結束語
活塞壓縮機級間壓力偏高，一般是高壓級氣閥內漏和高壓級活塞環(huán)泄漏，本次出現的二級排氣壓力偏高故障，因我們在這種組裝式活塞方面認識不到位，缺乏活塞環(huán)磨損需更換的經驗理論數據，導致處理問題費了周折。在今后例檢三級時，要測其活塞環(huán)撐開后的外徑，與氣缸內徑對比，當≤210mm時要解體活塞更換新活塞環(huán)。由于活塞環(huán)開始運行時有一個跑合過程，因此更換新的環(huán)后應先無負載地運轉一段時間，然后逐漸升高壓力。因壓縮氧氣介質的特殊性，運行中密切注意氧壓機的溫度壓力是否出現異常突然變化或與以往數值差別較大，如有就需停機進行檢查。氣閥、氣缸、密封器、曲軸箱等要按要求每4000小時進行檢查、更換磨損件。出現異常撞擊聲響要采取緊急停機，防止撞缸事故的發(fā)生。一般運轉16000～24000小時后機組要解體大修進行全面檢查，并對照原來的記錄數據重新找中、找平，修配或更換磨損及損壞的零部件，以恢復機器的最佳運行性能。
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