活塞式压缩机如何维修更安全？

       目前，石油、化工、油（气）田及长输气体工业等使用的压缩机，主要类型包括：活塞式、螺杆式和离心式这三类。活塞压缩机特别适用于小流量、高压力的场合，进气流量经为300m3/min以下，通常每级较大压缩比为3∶1至4∶1。具有热效率高、适应性强、材料要求低、技术成熟、适应范围广等优点，一直得到广泛应用。近年来随着工业的发展，生产规模的扩大，各种压缩机也在不断的升级，排气量不断增大，设备体积变大，零部件也越来越昂贵。因此，操作与维修技能变得更为重要，而且节能也是降低生产成本的一种途径。

　　活塞式压缩机按气缸的布置可分为立式、卧式、角式（V、W、S形）和对称平衡式四种，主要由机体、曲轴、连杆、销、活塞、气缸、气阀、十字头、滑道、活塞杆、填料等零部件，以及冷却系统、润滑系统、检测报警系统及电气组成。其工作原理为：电动机带动曲轴旋转，通过连杆的传动，活塞做往复运动，由气缸内壁、气缸端盖和活塞端面所形成的容积会发生周期性的变化，吸排气阀开闭，实现吸气、压缩、排气的过程。

　　在实际生产中，设备的操作与维修保养起着至关重要的作用。笔者在多家小工厂见过：操作工人在启动压缩机时，根本没有开车前的检查，设备运转后也无人进行巡检，设备出现的小问题根本察觉不到，最终的结果是机器出现严重的故障停车。当然，在规范化、较大规模及以上的工厂里，操作人员还是能够按照操作规程进行操作，按时巡检，维修人员定期检修的。操作人员的熟练程度、技术水平、紧急判断与处理能力，维修人员的技术水平以及生产工艺不合理等因素，是关系到压缩机是否正常安全平稳运行的关键，同时也关系到节能。

　　首先，生产工艺布置要合理。某化工单位，笔者亲历过数次惊心动魄的压缩机故障案例。其中有个冰机岗位，共五台冷冻压缩机，三台活塞式压缩机，两台螺杆式压缩机。本岗位的工艺流程大致是：冷冻机入口前设置缓冲罐，接铜洗岗位氨冷器一台，合成岗位氨冷器三台，经过冷冻机吸入压缩，高压气氨进入到冷塔进行冷却，气氨变为液氨再分别送入合成岗位的液氨贮槽及其他岗位使用。在气氨缓冲罐的出口处同时接一路管道，将气氨送到吸氨岗位的高位吸收器中，吸氨器顶部喷稀氨水与送来的气氨混合吸收，达到一定浓度后，进入下工序使用。这样的流程看似合理，正常运行情况下也能持续运行。但是，一旦铜洗、合成岗位的任一氨冷器有所波动，瞬间液氨便进入冷冻机前缓冲罐，液氨很快吸到冷冻机内，这时冷冻机内就会出现液击现象，气缸、气阀、活塞组件、连杆、销等不同程度受损，机体迅速结霜，冷却水管结冰，水管冻裂，水进入油中，机油快速乳化，加速机内传动部件（如主轴瓦、连杆瓦、连杆铜油管、铜套、主轴、销）的磨损。可以这么说，基本每次出现液氨带入现象，冷冻机就差不多要大修一次。

　　由于压缩机入口接吸氨器，尤其在吸氨岗位开车过程中，由于操作不当，吸氨器的氨水在负压作用下，沿气氨管道流入到缓冲罐，操作人员发现不及时，氨水很快灌满缓冲罐，继而进入冷冻机中，导致气阀、活塞、缸套、连杆破碎断裂，机体也差点报废。这种事故的危害是巨大的，一旦机体被撞裂，气氨会快速蔓延，遇到火星还会发生爆炸，造成机毁人亡的惨剧。所幸之前出现的几起事故，由于操作人员责任心强，处理及时，都没造成更大的事故。

　　从几起事故分析来看：一是工艺设计不够合理，氨冷器距离冷冻机太近，且氨冷器上方未设置有效的除沫装置。二是管道布置也不合理，氨冷器出口直接接入缓冲罐，未设置弯管。吸氨岗位管道接在缓冲罐出口，冷冻机入口管处。三是缓冲罐过小，生产规模扩大了，缓冲罐一直未变，起不到足够的缓冲作用。

　　其次，操作人员加强学习，定期培训，不断提高操作水平与熟练程度，准确判断，透过小现象发现大问题，有预见性。很多事故并不是一开始就出现的，往往是经过一段时间的小故障，如声音变大，振动加大，温度过高，压力异常等现象，只要加强巡检，及时发现，果断处理，很多事故就可以避免。如果操作人员业务不精，技术不熟，又懒于巡检，那么小问题就会发展成大事故，甚至机毁人亡。之前遇到的几个案例，幸亏遇到操作熟练且责任心的操作人员，避免了事故的恶化。

　　还有，维修人员的技能对压缩机长期安全稳定运行也至关重要。维修人员使用前对零部件是否做了详细的检查，有无裂纹、弯曲变形，是否正解安装，装配的质量、各部位的间隙、螺栓拧紧力是否合理等。在维修方面，从以下几个方面来谈：

　1、机身的检查与维修

　　压缩机的机身由于长期运行，会造成滑道的磨损，滑道与十字头的配合间隙增大，可能导致压缩机振动加剧，机身出现裂纹，曲轴箱漏油。

　　滑道磨损的修复：滑道一般磨损量较小，可采用手工方法修理，但如果磨损量大于公差的80%以上，须用机械加工修复。

　　机身裂纹的修复：机身试漏时如发现裂纹，可采用缀缝钉、打补丁、焊补或环氧树脂粘合剂粘接等方法进行处理。

　　2、气缸的检查与修理

　　修理前的检查测量：检查气缸内径的圆度与圆柱度，用内径千分尺或千分表来测量气缸的圆度与圆柱度。

　　气缸内径镜面的检查：气缸内镜面的宏观检查，主要是看有无擦伤、沟痕、拉缸以及其他缺陷。

　　气缸水套和缸壁裂纹的检查：检查可用水压试验法，也可采用着色探伤方法检查裂纹，还可在推测的裂纹位置上涂煤油，擦干后撒上干燥的白垩粉末，根据显色情况，确定出裂纹的存在和它的边界。

　　磨损修复时应先查看气缸允许的最大磨损量，当气缸因磨损而使最大直径与最小直径值为0.5-0.75mm或出现大于0.5mm的擦痕时，就要进行镗缸修理。根据气缸的磨损状况，可采用镗、车、磨和研磨等方法进行修复。小直径的气缸可置于立钻上镗削和研磨，加工时必须保证气缸的中心线与钻床立轴中心重合，否则达不到预期的效果。

　　对于气缸镜面轻微的擦痕、拉缸可采用手工处理：将活塞取出，彻底清洗气缸，检查擦痕或拉缸位置，用条状半圆形油石按气缸圆周方向左右打磨。如果拉痕较深而更换时，可用铜、银或巴氏合金等熔焊填补在拉痕处，经处理后暂时使用。

　　气缸座气阀止口缺陷主要是由于气阀装置不正或因气阀压紧力不足，工作时跳动将止口击坏等造成的。其修复方法是：轻微者可用平面刮刀、油石或铸铁胎具研磨，缺陷严重者需用镗床或铣床、钻床进行加工。

　　气缸表面裂纹修补后很难达到表面粗糙度时，一般采取更换而不修复。气缸水夹套的裂纹或渗漏，可采用缀缝钉、打补丁、金属喷镀、涂粘环氧树脂以及冷焊等方法修补。

　3、曲轴的检修

　　活塞式压缩机因活塞的往复运动，曲轴的曲拐颈和曲轴轴颈在活塞力和惯性力作用下，很容易发生不均匀磨损和变形。曲轴在检查中有下列情况时应检修：曲轴磨损达到规定的数值，曲轴有裂纹，曲轴产生弯曲或扭转变形，曲轴出现擦伤或刮痕，曲轴键槽磨损。曲轴误差超过范围时应及时修复。

　　曲轴轴颈、曲拐颈的圆度和圆柱度常用千分尺测量。修理时可视情况采用手锉、曲轴磨床、车床、专用机床或移动机床等加工修理。无论采用哪种方法，修复曲轴时都应注意将轴颈径向的油孔用螺塞或木塞堵住，以防污物进入。

　　曲轴产生裂纹或折断，多半是由于主轴巴氏合金过度磨损烧熔、主轴承安装不正或运动机构中发生连杆螺栓折断等重大冲击、曲轴突然过载所致。曲轴的裂纹多出现在轴颈上，可用放大镜或着色的方法检查，必要时还可进行磁粉或超声波探伤检查。如轴颈上有轻微的轴向裂纹，可在裂纹处进行研磨，若能消除则可继续使用，径向裂纹一般不加修理，应更换。必须全面检查、谨慎从事，否则可能导致其他传动件的损坏，甚至出现重大事故。

　　曲轴变形的原因有主轴承同轴度偏差过大，受力时单边弯曲，轴颈发生咬合，过热而变形，连杆歪斜与曲拐颈接触不良，偏载荷使曲轴拐角扭歪等。对小型曲轴可用曲轴磨床磨削修正；对大型曲轴，如受设备限制，也可用手工修锉。对弯曲不大的小型曲轴可采用机械压力或敲击法校正，对弯曲较大的大型曲轴可采用热力校正法或热力机械校正法。

　　一般情况下，在较为重要的压缩机上的曲轴，最好每年进行一次探伤检查，以防曲轴断裂带来严重事故。某化工厂4M8（3）压缩机，主要用在输送半水煤气上，因为之前定期检查，发现过曲轴裂纹的现象，避免了事故的发生。还有，曲轴由于长期承受交变负载，即使曲轴颈磨损不严重，也建议重要压缩机在使用一定时间后进行更换。

　4、气阀的检修

　　当气阀出现下列情况时应更换或修复：阀座和阀片磨损或擦伤；阀座的密封边缘出现裂纹或沟痕；气阀的弹簧丧失弹力。阀座和阀片磨损不大时，可用研磨方法修复，若磨损或擦伤较严重，研磨已不能恢复使用时，阀座可用车削加工，阀片更换新的。

　　手工研磨时，先将阀座与阀片清洗干净，分别用刮刀修毛刺、划痕，再放在平板上进行研磨。先进行粗磨，表面平滑后再精磨。

　　当阀座、升程限制器与阀片接触面磨损较大时可用车削或磨削加工进行修整。若阀座密封边缘均不见裂纹或沟状，可先进行补焊，然后车床精车。

　　不论是研磨修复阀阀和阀片，还是更新的阀座和阀片，使用前或组装后都应进行气密试验。气阀弹簧丧失弹力后，可以用热处理方法修复后使用。但此方法不易掌握，一般以更新为好。

　　5、活塞环的更换

　　活塞环一般不修理，有以下情况者应更换：

　　活塞环断裂或过度擦伤，活塞环丧失应有的弹力，磨损较大，径向厚度磨损1-2mm,或轴向厚度磨损0.2-0.3mm,活塞环在槽的两侧间隙达到0.3mm或超过原来缝隙的1.5倍，活塞环质量减轻原来的10%，活塞环外表面与气缸镜面不能保持紧密贴合，配合间隙总长超过了气缸圆周的50%。

　　更换时，先拆开气缸盖，拆出十字头与活塞杆的连接器，将活塞从气缸内抽出，再扩张活塞环，将活塞环从活塞槽内取出，检查与活塞环相关的部位。检查活塞环的尺寸，并用00号砂布除去飞边、毛刺。

　6、活塞杆的检修

　　活塞杆在使用过程中发现以下情况之一应进行修复：活塞杆磨损大于0.3mm，活塞杆磨伤或划伤，活塞杆弯曲度达到0.02mm/m。活塞杆的磨损一般用镀铬及磨外圆的方法进行修复。镀铬法修理，既可恢复原有尺寸，又可提高表面硬度。因设备复杂，修理费用高，多在较大的或重要的活塞杆上采用。镀铬修复活塞杆时，应先将活塞杆修正后再镀铬，其镀铬层厚度以0.25-0.5mm为宜。镀铬后应磨削，以求达到所要求的精度及表面粗糙度。活塞杆有轻微划痕或擦伤时，也可用手工锉修、油石磨光的方法修整。若活塞杆经检查没有弯曲时，最好是用外圆磨床直接磨削。修活塞杆之前，应对活塞杆进行检查，如发现弯曲，需先校正后再进行磨损修复。否则修后活塞杆中心线与活塞矸螺纹中心线不在同一轴线上。校正后应进行磁粉探伤检查，无裂纹等缺陷方可使用。

　　活塞杆的修复较为复杂，设备也比较昂贵，一般由专业机构和人员进行。对于有裂纹的活塞杆，不建议修复利用，直接报废。在实际生产使用过程中，发现活塞杆在锁母及连接螺纹处出现问题较多，建议一定周期内对活塞杆尤其螺纹部分进行探伤检查，可有效避免设备事故的发生。某化工厂在1999年5月28日，发生一起较大安全事故，死亡2人，受伤3人。后查明原因：活塞杆头部螺纹部分退刀槽较深且有裂纹，在交变载荷作用下导致裂纹扩展，最终活塞杆螺纹段断开。而活塞锁母直径大于厚度，从而导致锁母脱开后直接倒下，超出死点间隙。在曲轴带到连杆，在强大作用力下将机体拉裂，产生火花，引爆气缸出入口法兰泄漏出来的氢气。事故背后，隐藏着诸多的问题：活塞杆螺纹与活塞锁母结构设计不合理，活塞杆材质不符合要求，安装过程存在不规范操作等原因。我们需要从中吸取教训，避免类似事故的再次发生。

7、活塞的检修

　　活塞最常见的损坏形式有如下几种：裂纹、沿圆柱形表面磨损、活塞环槽或支承环槽磨损、活塞磨伤或结瘤、筒形活塞销孔磨损、活塞支承面上的巴氏合金层脱落。对出现裂纹的活塞，一般应报废，不再修理。活塞圆柱面由于活塞环直接参与摩擦，磨损有限，通常也不修理。在气缸经过镗床检查若直径增大，应需按加大的直径选配新的活塞。只有当活塞磨伤或活塞环槽及筒形活塞销孔磨损时，才进行修理。

　　活塞因某种原因在气缸内卡住，使活塞磨伤或结瘤时，可用手工修理。先用锉刀将磨伤、结瘤处小心锉净，再用油石轻轻打磨光滑。

　　小型筒状活塞销孔磨损时，应按配制加大的活塞销直径，用具有导柄的活塞铰刀进行铰孔。铰削后，必须将活塞放在特种检验工具上检查其垂直度偏差。

　　活塞支撑面巴氏合金层脱落后，可采用浇铸轴瓦合金的方法重新浇铸和焊补，然后经精车并留一定加工余量，以备装配时刮研。

　　以上维修方案，多发生在没有备品配件，生产任务紧，配件购买周期长等情况下。这些维修方案需要慎重，必须确保设备运行安全的前提下才可进行。否则会因小失大，出现设备事故，带来不可挽回的损失。

　 结语

　　安全，至关重要。在经济迅速发展的今天，企业如雨后春笋般的成长，压缩机的使用也越来越多。但如何保证压缩机的安全稳定长周期运行呢？离不开压缩机的操作、维修、保养与管理，离不开操作与维修工人技术的不断提高与完善。在操作、维修过程中必须认真仔细，不能错过任何细节，否则就可能存在重大的安全隐患。切莫片面为了生产而忽视了安全，也切莫为了节约而忽视了安全。