大型往復(fù)活塞式壓縮機電動盤車設(shè)計

馬靜 張秋穎 龐巖衛(wèi)

摘 要：盤車是往復(fù)活塞式壓縮機不可缺少的裝置，尤其是中、大型壓縮機。本文詳細介紹了電動盤車裝置的結(jié)構(gòu)、特點和使用方法。并以一臺大型往復(fù)活塞式壓縮機為例，介紹了大型壓縮機電動盤車裝置的選型設(shè)計過程，以及設(shè)計和使用過程中的注意事項。

關(guān)鍵詞：往復(fù)壓縮機；盤車裝置；電動盤車；飛輪

中圖分類號：TH45 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0089-02

0 概述

壓縮機盤車的目的是在機組運轉(zhuǎn)前對壓縮機的裝配質(zhì)量作最后檢查，以保證壓縮機能正常、順利地運轉(zhuǎn)。另外，在裝配檢修過程中，也常需盤動運動部件至某一便于拆裝的位置。例如安裝連桿、測十字頭間隙、壓活塞止點間隙等都需要盤動壓縮機。

根據(jù)驅(qū)動方式盤車裝置一般分為手動盤車、電動盤車和氣動盤車三種。當壓縮機組較大時，往往不能實現(xiàn)手動盤車，需要動力盤車裝置，即電動或氣動盤車。API618第五版7.11.4節(jié)規(guī)定：所有壓縮機應(yīng)提供適合維修用的盤車裝置，額定功率等于或大于750kW的壓縮機，和最大盤車扭矩要求等于或大于1600N.m的壓縮機，應(yīng)提供動力盤車裝置。電動盤車因其結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、安全可靠，成為動力盤車的首選。

1 電動盤車裝置結(jié)構(gòu)介紹

電動盤車主要由安裝在壓縮機曲軸法蘭端的飛輪、與飛輪嚙合的小齒輪、減速機及減速機支架等組成。早期電動盤車主要由蝸輪蝸桿減速后，再通過兩對齒輪減速，達到盤動壓縮機所需的轉(zhuǎn)數(shù)。小齒輪與飛輪的嚙合是通過扳動安裝在減速機支架上的撥桿來實現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不方便操作，且扳動撥桿比較費力，長時間使用后撥桿常常銹蝕無法扳動。

我公司電動盤車裝置經(jīng)過兩次優(yōu)化升級后，現(xiàn)行電動盤車裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

改進后的新式減速機設(shè)置兩處操作手輪，見圖1中手輪1和手輪2。手輪1安裝在減速機從動齒輪軸上，旋轉(zhuǎn)手輪可以使小齒輪沿軸向進給。手輪2安裝在減速機驅(qū)動電機的尾部，用于盤動減速機電機，即旋轉(zhuǎn)手輪2可使小齒輪旋轉(zhuǎn)。先旋轉(zhuǎn)手輪2使小齒輪旋轉(zhuǎn)，讓小齒輪與飛輪齒位對正，再旋轉(zhuǎn)手輪1使小齒輪徑向進給，實現(xiàn)小齒輪與飛輪的嚙合。啟動減速機進入盤車狀態(tài)。當盤車結(jié)束時，旋轉(zhuǎn)手輪1，使小齒輪與飛輪脫開。減速機支架上設(shè)有行程開關(guān)，小齒輪與飛輪脫開后，繼續(xù)盤動小齒輪使小齒輪觸動行程開，解鎖啟動壓縮機邏輯，允許啟動壓縮機。手輪1的設(shè)置使齒輪的嚙合變得極為省力，手輪2不僅可以調(diào)整小齒輪的角度對部分壓縮機也可進行手動盤車。

此盤車裝置結(jié)構(gòu)先進，操作省力，安全可靠，代替了靠撥桿和固定銷撥動或鎖死盤車齒輪的既笨重又費力的傳統(tǒng)盤車裝置。而且減速機的電動機立式配置在減速機上端，占地面積小，便于操作。新結(jié)構(gòu)的電動盤車推出后，得到用戶的認可，陸續(xù)為多家用戶的老式結(jié)構(gòu)的盤車進行了改造，改造后使用情況良好?，F(xiàn)場使用照片見圖2。

此電動盤車裝置的主要特點總結(jié)如下：

（1）雙手輪結(jié)構(gòu)，使小齒輪與飛輪的嚙合與脫開方便、快捷、省力。（2）減速機的電動機立式配置在減速機上端，占地面積小，便于操作。（3）行程開關(guān)的設(shè)置，與壓縮機啟機邏輯形成聯(lián)鎖，保證運行安全。

2 電動盤車裝置的選型設(shè)計

電動盤車裝置選型設(shè)計時，首先要確定壓縮機空載盤車時所需的轉(zhuǎn)矩，再計算出所需盤車電機的功率，再對各零部件進行強度計算和優(yōu)化設(shè)計。下面以我公司生產(chǎn)的一臺6M80壓縮機組為例，對該臺壓縮機進行電動盤車裝置的選型設(shè)計。

2.1 設(shè)計參數(shù)

該壓縮機為6列6缸3級壓縮。一級缸2個，缸徑1140mm，二級缸2個，缸徑840mm，三級缸2個，缸徑630mm。機組許用活塞力800KN，采用同步電機驅(qū)動，壓縮機曲軸與主電機采用剛性直聯(lián)。機組所需飛輪矩8.7tm2。主要參數(shù)如下：

主電機功率：7800kW；

壓縮機轉(zhuǎn)速：333r/min；

電機轉(zhuǎn)子重量：40000kg；

電機軸直徑：400mm；

飛輪齒數(shù)：123（初選，同參考飛輪齒數(shù)相同）；

小齒輪齒數(shù)：19（初選，同參考小齒輪齒數(shù)相同）。

2.2 計算壓縮機空載盤車時所需的轉(zhuǎn)矩M，單位N.m

M=M1+M2

M1為壓縮機空載時的轉(zhuǎn)矩，單位N.m

M1=×k

Pd為主電機功率，單位kW

n為壓縮機轉(zhuǎn)速，單位r/min

k為系數(shù)，取0.12

M2為電動機空載時的轉(zhuǎn)矩，單位N.m

M2=

G為主電機轉(zhuǎn)子重量，單位kg

f為電動機軸徑與軸承摩擦系數(shù)，取0.3

d為電動機軸徑，單位m

將已知參數(shù)代入公式，計算得壓縮機空載盤車時所需的轉(zhuǎn)矩為50387Nm。

2.3 計算所需盤車電機的功率P，單位kW

P=

M即壓縮機空載盤車時所需的轉(zhuǎn)矩，單位N.m

np為壓縮機盤車轉(zhuǎn)速，單位r/min

np=

n1為減速機輸出轉(zhuǎn)速，查減速機樣本為5.3r/min

Z1為小齒輪齒數(shù)，為減少零件的種類，初步借用現(xiàn)有小齒輪，齒數(shù)為19

Z為飛輪齒數(shù)，為減少零件的種類，初步借用現(xiàn)有飛輪，齒數(shù)為123

η為盤車機械的傳動效率，取0.9

將已知參數(shù)代入公式，計算得所需盤車電機的功率為4.8kW，查減速機樣本，可選用5.5kW的減速機。

2.4 電動盤車裝置零部件強度計算

本裝置中零部件強度計算，主要是校核齒輪強度。飛輪常規(guī)材質(zhì)為HT250，小齒輪常規(guī)材質(zhì)為40Cr，應(yīng)分別對飛輪和小齒輪上的齒進行強度計算。因盤車時間較短，且僅在壓縮機檢維修時使用，無需進行疲勞計算，僅靜強度分析即可?？蓞⒄諜C械設(shè)計手冊進行，本文不再贅述。

3 電動盤車裝置使用時的注意事項

（1）安裝了電動盤車的壓縮機，應(yīng)檢查是否安裝了行程開關(guān)，且對行程開關(guān)進行調(diào)試，確保行程開關(guān)正常工作。檢查壓縮機啟機邏輯，是否對盤車行程開關(guān)進行了聯(lián)鎖，確保小齒輪與飛輪脫開后方可啟動壓縮機。（2）盤車前，應(yīng)將小齒輪與飛輪正確嚙合后再啟動盤車電機，防止對齒輪造成損傷。（3）盤車前，應(yīng)對壓縮機各摩擦部位進行適當潤滑，防止干摩擦損傷摩擦副，尤其是對于高轉(zhuǎn)速壓縮機和立式壓縮機。高轉(zhuǎn)速由于其軸瓦的結(jié)構(gòu)干摩擦特別容易損傷軸瓦，導(dǎo)致運行時燒瓦。而立式壓縮機由于其立式結(jié)構(gòu)使運動部件的重力全部作用在軸瓦上，若干摩擦也容易導(dǎo)致軸瓦損傷。（4）應(yīng)控制盤車時間，一般為盤車3～5轉(zhuǎn)，低速盤車不能有效的形成油膜，所以不可以長時間的盤車。（5）盤車前應(yīng)提醒現(xiàn)場其他工作人員注意，防止夾手等傷害發(fā)生。

參考文獻

[1] 郁永章.容積式壓縮機技術(shù)手冊[M].機械工業(yè)出版社，2005.

[2] 《活塞式壓縮機設(shè)計》編寫組.活塞式壓縮機設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社，1974.