南京東方化工有限公司從德國(guó)購(gòu)進(jìn)的ITEL80臥式氫氣壓縮機(jī)，由于供氣量，進(jìn)口壓力等實(shí)際操作工況與原設(shè)計(jì)工況相差太大，長(zhǎng)期以來一直沒有投入使用。今年年初，南京東方化工有限公司對(duì)系統(tǒng)裝置進(jìn)行擴(kuò)容改造。為使該壓縮機(jī)能得以重新利用，委托我廠對(duì)其進(jìn)行改造，使其能適應(yīng)新的工況條件。

　　2原壓縮機(jī)參數(shù)和改造后壓縮機(jī)參數(shù)

　　21原壓縮機(jī)參數(shù)

　　壓縮機(jī)型式：?jiǎn)瘟信P式雙作用氣缸直徑：D=300mm活塞行程：S=160mm活塞桿直徑：d=60mm轉(zhuǎn)速：n=480r/min*大允許活塞桿載荷：F=110kN壓縮機(jī)軸功率：N=182kW進(jìn)氣壓力：ps=25MPa（絕）

　　排氣壓力：pd=34MPa（絕）

　　安全閥設(shè)定值：p安=375MPa（絕）

　　進(jìn)氣溫度：40相對(duì)余隙：a=009供氣量：Qn=11500Nm 3 /h氣體組份：H2=9772%CH4=10%N 2=10%H2O=028% 22改造后壓縮機(jī)參數(shù)

　　進(jìn)氣壓力：ps=20MPa（絕）

　　排氣壓力：pd=31MPa（絕）

　　安全閥設(shè)定值：p安=345MPa（絕）

　　供氣量：Qn8000Nm 3 /h改造的原則是盡量利用原壓縮機(jī)部件，如電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)部件，機(jī)身，活塞桿及輔Z機(jī)等，而僅改變氣缸，活塞，活塞環(huán)等來達(dá)到改造的目的，盡可能減少改造費(fèi)用。

　　3選擇改造方案

　　31改造方案一

　　保持原壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)不變，直接將進(jìn)氣壓力由25MPa改為20MPa，排氣壓力由34MPa改為31MPa，安全閥設(shè)定值由375MPa改為345 MPa.經(jīng)熱力計(jì)算，排氣量為93m3 /min，相當(dāng)于供氣量Qn=9774Nm3 /h，為11500Nm3 /h的85%，*大氣體力為96/122kN，指示功率為180/220kW，軸功率為198/241kW.此時(shí)*大氣體力122kN超過用戶提供的活塞桿*大允許的載荷值110kN，指示功率和軸功率也均大于原壓縮機(jī)設(shè)計(jì)工況值。這樣就得對(duì)壓縮機(jī)傳動(dòng)部件等全部進(jìn)行強(qiáng)度核算，很可能要全部更換傳動(dòng)部件，而且電機(jī)也要重新選擇更大功率電機(jī)。

　　此方案顯然不符合用戶盡可能少改動(dòng)原壓縮機(jī)部件的原則。

　　32改造方案二

　　以原設(shè)計(jì)方案的*大活塞桿載荷為限制條件，進(jìn)氣壓力為20MPa，排氣壓力為31MPa，安全閥設(shè)定值為345MPa，此時(shí)僅將氣缸直徑由300mm改為280mm，進(jìn)行熱力計(jì)算（計(jì)算結(jié)果見表1）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，此方案排氣量為81m 3 /min，供氣量為Qn=8520Nm3 /h，它是原壓縮機(jī)供氣量的74%，滿足用戶改造工況要求。而*大氣體力為84/107kN，指示功率為158/192kW，軸功率173/211kW，均小于原壓縮機(jī)設(shè)計(jì)工況值。這樣，只需變動(dòng)壓縮機(jī)氣缸直徑，而其它部件如電機(jī)，傳動(dòng)部件等均保持不變，符合用戶改造原則。

　　4氣缸，活塞等的改造設(shè)計(jì)

　　按照改造方案，將原壓縮機(jī)氣缸直徑由300mm改為280mm，因而由氣缸直徑變動(dòng)而涉及的零部件如缸套，活塞，活塞環(huán)等均應(yīng)重新設(shè)計(jì)，制造并更換，其余壓縮機(jī)部件均保持不變。為此，對(duì)壓縮機(jī)氣缸，活塞等組件進(jìn)行了測(cè)繪（原壓縮機(jī)氣缸部件測(cè)繪示意圖見圖1）。根據(jù)測(cè)繪圖重新設(shè)計(jì)氣缸，活塞，活塞環(huán)等零件。

　　實(shí)際測(cè)量：氣缸體內(nèi)孔：32005mm氣缸套外徑：31994/32008mm氣缸套內(nèi)徑：301mm（與氣缸蓋配合部分）

　　30005mm（活塞運(yùn)動(dòng)部分）

　　設(shè)計(jì)氣缸套時(shí)參照原氣缸套的實(shí)測(cè)尺寸。氣缸套外徑與原氣缸套外徑一致，設(shè)計(jì)成320m6.為了盡可能利用原氣缸蓋，將氣缸套內(nèi)孔設(shè)計(jì)成階梯形。在安裝缸蓋部位，氣缸套內(nèi)徑按原尺寸不變，以便利用原缸蓋。只在活塞運(yùn)動(dòng)部位將直徑改為280H7.缸套材料選用QT600-3，與原缸套材料相當(dāng)。

　　活塞，活塞環(huán)的設(shè)計(jì)同樣參照原活塞與活塞環(huán)進(jìn)行，只是將外徑尺寸等相關(guān)尺寸相應(yīng)的縮小20mm.各部分的公差也根據(jù)原件的實(shí)測(cè)尺寸確定。材料選用HT250，與原活塞材料一致。

　　5原設(shè)計(jì)工況與改造工況下受力情況比較

　　為確保改造后壓縮機(jī)能安全運(yùn)行，必須對(duì)壓縮機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件的受力情況進(jìn)行計(jì)算并與原設(shè)計(jì)工況下受力情況進(jìn)行比較。如各部件受力情況小于原設(shè)計(jì)工況下各部件受力情況，各部件可不必進(jìn)行強(qiáng)度核算。否則，必須對(duì)各運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行強(qiáng)度核算，以確保安全運(yùn)行。

　　壓縮機(jī)的作用力主要有氣體力，曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力和摩擦力，以及由這些力綜合而成的綜合活塞力。另外還要計(jì)算作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的總切向力。

　　由于制造廠未提供壓縮機(jī)詳圖，為了便于計(jì)算，我們對(duì)原壓縮機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)及活塞組件進(jìn)行了測(cè)繪，以便得到計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實(shí)際測(cè)繪整理后的計(jì)算數(shù)據(jù)如下：活塞組件質(zhì)量：995kg十字頭組件質(zhì)量：440kg連桿組件質(zhì)量：665kg（取連桿小頭質(zhì)量20kg）

　　往復(fù)運(yùn)動(dòng)部分總質(zhì)量：Ms=1635kg連桿長(zhǎng)度：l=045m曲拐半徑：r=008m曲拐半徑與連桿長(zhǎng)度之比：=0178改造后活塞組件質(zhì)量：901kg往復(fù)運(yùn)動(dòng)部分總質(zhì)量：Ms=1541kg其余數(shù)據(jù)均與原壓縮機(jī)相同。

　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果，改造后壓縮機(jī)受力情況均小于原設(shè)計(jì)方案時(shí)壓縮機(jī)的受力。因此，可不必對(duì)壓縮機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行強(qiáng)度核算，改造后的壓縮機(jī)能安全運(yùn)行。

　　6壓縮機(jī)的檢測(cè)，安裝與試車

　　由于壓縮機(jī)自安裝至今一直閑置未用，為防止由于零部件銹蝕，管道堵塞等影響正常開車，用戶要求，除對(duì)原壓縮機(jī)進(jìn)行改造外，還必須對(duì)機(jī)組各部件進(jìn)行拆檢和清洗，以確保機(jī)器能運(yùn)轉(zhuǎn)正常，開車一次成功。

　　拆檢和清洗的主要內(nèi)容如下：（1）壓縮機(jī)連桿，曲軸，十字頭以及軸承等；（2）壓縮機(jī)進(jìn)氣閥，排氣閥，出口單向閥以及安全閥；（3）密封組件；（4）壓縮機(jī)輔ZZ機(jī)，包括供油系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)等；（5）電器儀表等部件。

　　拆檢和清洗完畢后，重新組裝。并將新制造的氣缸套，活塞組件等裝配就位。檢查蓋側(cè)和軸側(cè)軸向余隙分別為262mm和270mm.安裝完成后，進(jìn)行了4h空載試車，運(yùn)行情況良好。經(jīng)用戶驗(yàn)收合格，投入帶負(fù)荷運(yùn)行。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，潤(rùn)滑油溫升全部在正常范圍之內(nèi)。排氣壓力，排氣量完全達(dá)到了預(yù)定要求，現(xiàn)已投入正常使用。

　　7結(jié)束語

　　壓縮機(jī)試車和正式運(yùn)行的結(jié)果表明，該壓縮機(jī)改造是成功的。用戶只用了少量費(fèi)用，就使得一臺(tái)長(zhǎng)期閑置的設(shè)備重新投入使用，達(dá)到了裝置擴(kuò)容改造的目的。