延長(zhǎng)ZD/3.5-15/12型空壓機(jī)活塞環(huán)使用壽命的方法

王敏

（遼中縣遼河化工廠，遼寧沈陽(yáng)110200）

1 前言

我廠現(xiàn)有兩臺(tái)ZD/3.5-15/12型空壓機(jī)，為確保正常生產(chǎn)，必須保證空壓機(jī)氣壓不低于0.67MPa，然而該設(shè)備自投產(chǎn)以來(lái)，多次出現(xiàn)三級(jí)壓力偏低而一級(jí)壓力連續(xù)超壓狀況，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)空壓機(jī)全面細(xì)致的檢查發(fā)現(xiàn)：該空壓機(jī)二、三級(jí)活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)磨損嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重超差。活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)是空壓機(jī)的重要密封部件，這種部件超速磨損，不得不更換大量的備件，同時(shí)也迫使工作人員對(duì)空壓機(jī)提前大修，浪費(fèi)了人力財(cái)力，造成不必要的損失。本文針對(duì)這種情況，提出了一些必要的改進(jìn)措施，以確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

2 活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)超速磨損原因分析

這兩臺(tái)空壓機(jī)均采用無(wú)油潤(rùn)滑，這類(lèi)設(shè)備的活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)采用填充聚四氟乙烯材料，正常情況下，用聚四氟乙烯制造的活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)的使用壽命：一、二級(jí)為4000h左右，三級(jí)為3000h左右。而該設(shè)備運(yùn)行1500h就出現(xiàn)三級(jí)壓力偏低現(xiàn)象，這大大降低了活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)的使用期限，造成了超速磨損。其磨損情況見(jiàn)表1。

表1 活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)磨損情況

從表1可見(jiàn)，三級(jí)活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)的磨損較嚴(yán)重，其最大磨損量為其它各級(jí)的2倍左右。二、三級(jí)活塞環(huán)的磨損率超過(guò)規(guī)定的使用限度（規(guī)定限度為30%）。

無(wú)油潤(rùn)滑是依靠填充聚四氟乙烯的節(jié)流和阻塞來(lái)密封，并由填充聚四氟乙烯和相應(yīng)的對(duì)磨金屬表面磨合時(shí)，在磨合面粘著一層極薄的自潤(rùn)滑薄膜潤(rùn)滑的。下面介紹影響活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)工作壽命的主要因素。

2.1 吸氣氣源不潔

經(jīng)環(huán)保站檢測(cè)，空壓機(jī)吸氣口附近空氣的含塵量為0.103kg/m2·月，空氣含塵量高，塵埃進(jìn)入氣缸后結(jié)垢嚴(yán)重，破壞了正常無(wú)油潤(rùn)滑的工作條件，使得其軸向間隙過(guò)小，引起活塞環(huán)熱脹堵塞破壞，從而使活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)嚴(yán)重磨損。由于空氣含塵量大，也會(huì)堵塞空氣過(guò)濾器，減少了空氣吸入量，這也是造成空壓機(jī)三級(jí)壓力低的一個(gè)原因。

2.2 活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)耐磨性差

活塞環(huán)的密封是依靠活塞環(huán)外表面緊貼氣缸套表面，活塞環(huán)底平面緊貼環(huán)槽底平面以及整個(gè)活塞環(huán)組的迷宮作用而建立起來(lái)的，其組成結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 密封局部視圖

活塞環(huán)密封力△P＝P2-（P1+P3）/2，當(dāng)側(cè)隙的節(jié)流作用減弱，即P2提高時(shí)，△P增大，當(dāng)軸向間隙δ減小時(shí)，將使P2接近P1而使△P＝0，活塞環(huán)密封失效。壓縮機(jī)工作的開(kāi)始階段，首環(huán)承擔(dān)著負(fù)荷，磨損較大，引起整個(gè)密封長(zhǎng)度上壓力的分配發(fā)生變化。高壓泄漏氣流的串通性大，該環(huán)后邊的P2上升，這種壓力變化連鎖反應(yīng)至末環(huán)，使末環(huán)前面壓力提高，而后面的背壓不變，造成環(huán)在很大的壓力差下工作，致使快速磨損，從而導(dǎo)致整個(gè)活塞環(huán)平均壽命的縮短。

2.3 冷卻水水質(zhì)差

ZD/3.5-15/12型空壓機(jī)所用的冷卻水是沒(méi)有經(jīng)過(guò)軟化的硬水。在使用中造成空氣冷卻器結(jié)垢嚴(yán)重，達(dá)不到冷卻效果，使空氣進(jìn)氣溫度和氣缸本身溫度升高，從而加速活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)的磨損。

3 延長(zhǎng)活塞環(huán)使用壽命的方法

通過(guò)以上分析，總結(jié)出以下延長(zhǎng)空壓機(jī)活塞環(huán)使用壽命的方法。

3.1 更換空氣濾清器或增加一道過(guò)濾器

該法可以降低進(jìn)入氣缸的塵埃含量。同時(shí)還應(yīng)縮短空氣濾清器的清洗周期，每?jī)蓚€(gè)月清洗一次改為兩周清洗一次，以保證空壓機(jī)正常的吸氣量。這樣就能保證氣缸正常的吸氣條件，使填充聚四氟乙烯建立起自潤(rùn)滑薄膜，滿足無(wú)油潤(rùn)滑的要求。

3.2 提高設(shè)備中冷器的冷卻效果，降低進(jìn)入氣缸的空氣溫度

ZD/3.5-15/12型空壓機(jī)每臺(tái)有中冷器3個(gè)。冷卻器芯子均由多根直徑為10mm的銅管脹成。由于水的硬度較高，加上周?chē)h(huán)境影響，中冷器結(jié)垢嚴(yán)重。為了保證生產(chǎn)，不得不頻繁更換中冷器，造成備件的大量浪費(fèi)。為了除掉銅管中的塵垢，我們進(jìn)行了多次化學(xué)分析試驗(yàn)，最后確定了一種新型的具有除垢及防腐功能的除垢劑（它由聚羧酸類(lèi)PDS1及有機(jī)膦系PDS2組成）對(duì)冷卻器進(jìn)行了除垢處理，效果顯著。

總的除垢工藝為：復(fù)合酸洗—苯三氮唑—清洗循環(huán)。中冷器循環(huán)清洗系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

圖2 中冷器循環(huán)清洗系統(tǒng)示意圖

清洗每個(gè)冷卻器需要3～5h，除垢后安裝運(yùn)行，空壓機(jī)一、二、三各級(jí)冷卻器溫度由原來(lái)的60℃全部降到設(shè)計(jì)要求以下（≤40℃），達(dá)到了預(yù)期的冷卻效果

3.3 選用耐磨性更好的備件

根據(jù)使用填充聚四氟乙烯的經(jīng)驗(yàn)，鑒于ZD/3.5-15/12型空壓機(jī)二、三級(jí)活塞環(huán)磨損嚴(yán)重，使用壽命短等情況，應(yīng)選擇那些在原有玻璃纖維的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加了導(dǎo)熱劑、青銅粉和石墨粉、二硫化鉬粉的備件，這樣更能提高活塞環(huán)的自潤(rùn)滑性和耐磨性，從而提高其使用壽命。