往復(fù)壓縮機反向角的影響因素及措施分析

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1、往復(fù)壓縮機曲軸運轉(zhuǎn)一周的過程中,活塞桿受到周期性的拉力或壓力的作用。活塞桿受到拉力作用時,十字頭銷壓在連桿小頭襯套的外側(cè),潤滑油則進入內(nèi)側(cè)間隙以潤滑、冷卻襯套并帶走熱量。而活塞桿受到壓力作用時,潤滑油進入外側(cè)間隙。所謂反向角,即是指壓縮機曲軸每一轉(zhuǎn)中活塞桿負荷持續(xù)時長較小的受力方向所占的曲軸轉(zhuǎn)角值。如圖所示,若反向角過小,十字頭銷將基本只壓在小頭襯套的一側(cè),此側(cè)襯套得不到充分潤滑、冷卻,最終可導(dǎo)致小頭軸瓦超溫而燒研。因此,為保證潤滑油充分地潤滑、冷卻小頭軸瓦的 兩側(cè),需保證往復(fù)壓縮機具備較大的反向角。一、反向角小于180的原因因活塞桿的存在導(dǎo)致壓縮機氣缸軸側(cè)的工作面積小于蓋側(cè),以及氣缸兩側(cè)的余

2、隙容積各不相同,因此壓縮機的氣缸兩側(cè)并不是完全的“結(jié)構(gòu)對稱性”。另外,因為生產(chǎn)制造精度的原因,氣缸兩側(cè)的吸、排氣壓力也無法完全相同,以及壓縮機運行過程中有可能產(chǎn)生的氣閥漏氣、活塞環(huán)串氣等故障破壞氣缸兩側(cè)的“狀態(tài)對稱性”。由于活塞桿受力對稱平衡的破壞,導(dǎo)致反向角均小于180;活塞桿受力的不對稱性越大,反向角越小。二、影響反向角的因素之一:設(shè)計因素(1)氣缸軸側(cè)與蓋側(cè)面積比氣缸軸側(cè)與蓋側(cè)面積越接近,氣缸兩側(cè)的“結(jié)構(gòu)對稱性”越好,則往復(fù)壓縮機反向角越大。因此,在設(shè)計選型階段,應(yīng)避免活塞桿直徑與氣缸直徑比過大的情況;即對于多級壓縮機,應(yīng)盡量避免選用末級多缸型式。另外,隨材料和加工水平的提升,可在滿足活

3、塞桿強度的前提下,盡量減小活塞桿直徑。(2)往復(fù)件質(zhì)量往復(fù)件質(zhì)量越小,末級氣缸反向角越大,而前級氣缸反向角影響不大。綜上所述,由于壓縮機末級氣缸的“結(jié)構(gòu)對稱性”較低,隨著往復(fù)件質(zhì)量越大,“受力不對稱性” 被“放大”,導(dǎo)致反向角進一步降低。因此,在壓縮機設(shè)計階段,在滿足力、力矩平衡的前提下,應(yīng)盡量減輕往復(fù)件質(zhì)量,例如采用鋁制中空活塞。三、影響反向角的因素之二:工藝參數(shù)因素壓比越大,末級氣缸反向角越大,而前級氣缸反向角影響不大。因此在壓縮機運行階段,若級間壓力發(fā)生變化,尤其是末級氣缸壓比降低的情況下,應(yīng)采取措施避免反向角過低。四、影響反向角的因素之三:泄漏故障因素?zé)o論哪級氣缸,氣缸蓋側(cè)排氣閥泄漏將

4、導(dǎo)致蓋側(cè)始終處于排氣壓力狀態(tài),加劇了受力不對稱性,此種情況下反向角為零。另外,對于一二級氣缸,由于原本“結(jié)構(gòu)對稱性”較高,其余氣閥泄漏都將導(dǎo)致“受力對稱性”劣化,因而反向角降低。然而對于末級氣缸,原本“結(jié)構(gòu)對稱性”較差,而“蓋側(cè)吸氣閥泄漏”、“軸側(cè)排氣閥泄漏”正好彌補了軸側(cè)面積小的問題,使得氣缸蓋側(cè)和軸側(cè)更加趨于“受力對稱”,反向角比正常狀態(tài)有較大提升。受此啟發(fā),若必需選用某些特殊機型、但卻沒有理想的設(shè)備類型時,其末級氣缸可采用軸側(cè)單作用工作方式以實現(xiàn)合格的反向角。五、影響反向角的因素之四:流量調(diào)節(jié)因素采用卸荷器流量調(diào)節(jié)系統(tǒng),嚴格按照廠家API數(shù)據(jù)表中的要求進行操作,加載負荷時一般先加載軸側(cè)氣缸再加載蓋側(cè)氣缸。若采用無級流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)對壓縮機進行小流量調(diào)節(jié)時,應(yīng)提前核算對應(yīng)流量下的反向角數(shù)值。若調(diào)節(jié)狀態(tài)下反向角數(shù)值過小,應(yīng)提高壓縮機的流量負荷并搭配旁路調(diào)節(jié)的方式實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。

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