綜合治理空壓機(jī)排氣溫度和油耗過高的問題

龔領(lǐng)

摘要：WJ-1.5/30型空壓機(jī)是吹塑行業(yè)蓬勃發(fā)展的產(chǎn)物，但由于存在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、環(huán)境條件惡劣等問題，其應(yīng)用受到一定限制。文章針對(duì)WJ-1.5/30空壓機(jī)排氣溫度高、油耗大的問題，從設(shè)備零部件的結(jié)構(gòu)及外部環(huán)境兩個(gè)方面分析其原因，提出綜合改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：中壓往復(fù)空壓機(jī)；排氣溫度；機(jī)械油耗；活塞環(huán)；撥油桿

中圖分類號(hào)：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）17-0079-02

1 概述

WJ-1.5/30型空壓機(jī)是吹塑行業(yè)蓬勃發(fā)展的產(chǎn)物，但由于存在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、環(huán)境條件惡劣等因素，造成排氣溫度過高、油耗過大的問題，使產(chǎn)品的效率與可靠性大打折扣，為此我們開展相關(guān)的改進(jìn)活動(dòng)，把排氣溫度和油耗量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

2 問題的提出

該機(jī)為3缸W型結(jié)構(gòu)，排氣壓力為3.0MPa，額定排量為1.5m3/min，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率22kW，改進(jìn)前排氣溫度達(dá)到192℃～196℃、油耗量達(dá)到95g/h。

2.1 涉及油耗有關(guān)零件現(xiàn)狀

（1）一級(jí)活塞環(huán)為3道桶面環(huán)，切向彈力為18.6N，彈力偏小，切口型式為直切口；（2）油環(huán)為1道同向倒角油環(huán)，切向彈力為10.6N；（3）一級(jí)活塞裙部型線為正圓，回油孔空數(shù)量為14個(gè)；（4）二、三級(jí)活塞為倒級(jí)差，二級(jí)活塞供油孔的數(shù)量和直徑為6-Φ3mm；（5）撥油桿為1根直徑10mm的錐形體；（6）曲軸箱呼吸套筒內(nèi)采用兩塊相互錯(cuò)位的隔板。

2.2 高排氣溫度、高油耗運(yùn)轉(zhuǎn)的危害

由于，潤滑油受較高的排氣溫度影響使其粘度降低，所以，輕餾氣化并開始氧化，形成了溶解于潤滑油的液態(tài)氧化物以及不溶解于油的氧化物浮渣，在壓縮機(jī)往復(fù)循環(huán)過程中與吸入空氣中雜質(zhì)混合，進(jìn)一步形成了瀝青、焦煤形狀的氧化物，沉淀于不受磨合的活塞頂部與各氣閥表面，逐漸形成積碳。

空壓機(jī)的排氣溫度經(jīng)常在接近或超過190℃工況下運(yùn)行，造成曲軸箱和各運(yùn)動(dòng)部件熱度升高。

受積碳影響，排氣閥的閥口閉合不到位。活塞下行吸氣時(shí)，把管道內(nèi)的高溫氣體又吸回到腔體內(nèi)，再次壓縮后將其排出再吸入，如此往復(fù)，排氣溫度快速升高，加速了氣閥組件的熱變形，進(jìn)一步加速了磨損，使其壽命、效率大幅度降低。

3 原因分析

3.1 油耗大產(chǎn)生的原因

從壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)分析，潤滑油外溢主要有兩個(gè)通道：通過排氣閥被排出；曲軸箱內(nèi)壓高于大氣壓力形成壓差的時(shí)間較長，使其外流。

活塞在氣缸內(nèi)，吸、排氣往復(fù)循環(huán)至上、下止點(diǎn)前夕，形成兩個(gè)負(fù)壓過程，使曲軸箱內(nèi)油霧通過環(huán)與活塞環(huán)槽的間隙、環(huán)本身的熱開口間隙滲入氣缸內(nèi)，混于被壓縮的氣體中，隨之被排出。油耗的多少，主要考慮以下六個(gè)方面：（1）空壓機(jī)活塞環(huán)失效，其切、徑向彈力不足以支撐于氣缸的密封；（2）活塞環(huán)槽失精，其與環(huán)的間隙不足以阻止?jié)櫥偷臐B入；（3）活塞回油孔直徑過小或孔的數(shù)量過少，造成回油過緩，使?jié)櫥捅粠ё叩膸茁蚀笤?；?）刮油環(huán)的切向彈力不夠；（5）二、三級(jí)倒級(jí)差活塞供油孔數(shù)量過多、孔直徑過大；（6）吸氣過程損失大，負(fù)壓大。

從呼吸套筒中帶走的油是由于撥油桿撥油量過大，引起曲軸箱內(nèi)壓力過高進(jìn)而造成油霧外溢的結(jié)果。造成曲軸箱內(nèi)壓力過高的主要原因有兩個(gè)：撥油桿為1根Φ10mm錐形體，其撥油面積過大；曲軸箱呼吸套筒的限制隔板不適合倒級(jí)差活塞，起不到應(yīng)有的作用。

3.2 排氣溫度過高的原因

空壓機(jī)安裝地點(diǎn)環(huán)境惡劣。灰塵被吸入壓縮機(jī)幾率大增，加大各運(yùn)動(dòng)部件的磨損；當(dāng)環(huán)境溫度超過40℃國標(biāo)上限時(shí)，又會(huì)加快各部件的溫升，減小了油膜的厚度或形成的幾率，使其不足以阻隔各運(yùn)動(dòng)部件的直接接觸，加劇各運(yùn)動(dòng)部件的磨損。磨損直接造成溫升加快，對(duì)排氣溫度升高起了推波助瀾的作用。

使用了非正規(guī)廠家生產(chǎn)的潤滑油，在高溫下其品質(zhì)的劣勢(shì)凸顯，其產(chǎn)生的氧化物浮渣又與各運(yùn)動(dòng)部件磨損形成的金屬細(xì)末混合，加快壓縮機(jī)活塞、氣閥、汽缸蓋等主要零部件積炭的產(chǎn)生，使排氣溫度升高。

供水系統(tǒng)發(fā)生故障或冷卻水質(zhì)差，碳酸鹽硬度過大。循環(huán)水的濁度較高（有時(shí)高達(dá)600×10-6）、水質(zhì)差，使中間冷卻器和汽缸水套管間環(huán)隙結(jié)垢相當(dāng)嚴(yán)重，降低熱傳導(dǎo)效能；水箱置于室外又沒有加裝水過濾裝置，水中雜物較多，堵塞了管路，造成冷卻水循環(huán)不暢，冷卻效果極差。

壓縮機(jī)主要零部件自然磨損超過極限值，刮油環(huán)將汽缸內(nèi)孔磨損大，還出現(xiàn)了拉傷失圓等等；檢查還發(fā)現(xiàn)活塞回油孔直徑偏小且位置不合理，造成回油不暢、刮油環(huán)作用未能充分發(fā)揮，直接導(dǎo)致油耗過大

4 改進(jìn)與防治措施

一是調(diào)整汽缸與活塞、活塞與活塞環(huán)的配合間隙。按照標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整影響油耗的幾個(gè)重要間隙：汽缸與活塞、活塞環(huán)開口間隙、活塞環(huán)與活塞槽配合間隙等。

二是提高壓縮環(huán)密封和回油效果。（1）采用高彈性模量的材質(zhì)。添加鉻、銅、鉬等低合金微量元素，改善活塞環(huán)的金相組織，提高其耐磨性；（2）將活塞環(huán)結(jié)構(gòu)形式由矩形改為斜切口；（3）使用鼻形錐面環(huán)或扭曲環(huán)（底面有鼻形切臺(tái)）作為最后兩道壓縮環(huán)；（4）增大回油孔直徑0.2mm，并將其位置改在活塞回油槽下斜面上；（5）加大刮油環(huán)的切向彈力，將原±20%的切向彈力公差改為+10%～+20%；（6）減少二級(jí)活塞供油孔的數(shù)量和直徑，由原6-Φ3mm改為4-Φ2.5mm。

三是調(diào)整撥油桿截圓面積和曲軸箱內(nèi)壓力。把圓截面積改為橢圓形，通過減少撥油桿與潤滑油的接觸面積來限制撥油量、降低曲軸箱內(nèi)壓力。改造曲軸箱的呼吸套筒，將隔板去掉用“鐵刨花”來替代。

四是加大吸氣口徑，減少吸氣濾清器壓力損失。

五是強(qiáng)化對(duì)工作場地治理，降低環(huán)境的灰塵、溫度對(duì)空壓機(jī)惡劣影響，加裝一定長度的吸氣管路，將吸氣口引到遠(yuǎn)離環(huán)境差的場地。加強(qiáng)對(duì)吸氣過濾器管理，定期檢查、清理并適時(shí)更換。

六是改進(jìn)冷卻水供給系統(tǒng)，使冷卻水質(zhì)符合要求。（1）加強(qiáng)供水管路結(jié)垢情況的監(jiān)控，對(duì)易結(jié)水垢的死角采用機(jī)械處理的方法，定期清除，必要時(shí)可更換相關(guān)的管件；采取對(duì)冷卻水中加適量的六偏磷酸鈉，控制其中的碳酸鹽分解速度，保證水質(zhì)的pH值達(dá)到要求。（2）定期檢查水質(zhì)、清洗對(duì)氣缸起散熱作用的水套及級(jí)間的冷卻器，保證各部件的散熱系統(tǒng)正常工作。采取酸堿綜合法，依據(jù)水垢的厚度，加入5%～6%的HCI溶液，對(duì)部件進(jìn)行清洗。

七是使用“保險(xiǎn)絲”壓制，千分尺測量方法，調(diào)整活塞上止點(diǎn)間隙。

八是根據(jù)空壓機(jī)使用的時(shí)間，適時(shí)調(diào)整維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，保證各部件質(zhì)量達(dá)到正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

綜上所述，對(duì)空壓機(jī)排氣溫度高與油耗量大問題，提出、分析產(chǎn)生的原因以及進(jìn)行深入的解剖，提出各項(xiàng)改進(jìn)措施，使工作均明晰、準(zhǔn)確、得當(dāng)。實(shí)踐效果進(jìn)一步驗(yàn)證了采用的改進(jìn)方法、措施的合理性及必要性，為今后對(duì)相關(guān)壓力高、排氣量大的空壓機(jī)產(chǎn)品的改進(jìn)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧文卿.最新壓縮機(jī)生產(chǎn)設(shè)計(jì)運(yùn)行維護(hù)及故障排除應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：銀聲出版社，2004.

[2] 王龍洲，等.活塞環(huán)與柴油機(jī)油耗損耗關(guān)系[J].潤滑與密封，2002，（3）：65-66.

[3] 陳安與，等.車用發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)組對(duì)潤滑油消耗的機(jī)理分析[J].潤滑與密封，2002，（5）：94-96.

[4] 楊樂之，等.活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[5] 內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)術(shù)語（GB/T1149.2-94）[S].

[6] 石油五廠研究所.壓縮機(jī)油[M].北京：石油工業(yè)出版社，1982.