往復式壓縮機氣缸襯套的冷裝方法

田敏 張國文 江楓 沈健 蘇飛

摘 要：本文以德國諾曼埃索2+SKL-300往復壓縮機更換氣缸襯套為例，介紹了使用液氮冷卻對往復式壓縮機氣缸襯套進行更換的方法，并針對安裝中的注意事項做出了說明。

關鍵詞：往復式壓縮機;氣缸襯套;冷卻

引言：

加氫聯合裝置300萬直餾柴油加氫使用的新氫/循環氫壓縮機型號為2+1SVL320， 水平對置式H型結構，工藝編號K-101，其新氫段為兩缸兩級壓縮，循環氫段為兩缸單級壓縮。

自2011年K-101B壓縮機頻繁出現新氫一級出口壓力低或二級入口壓力高等故障，并伴隨活塞環磨損，多次拆檢換活塞環，未能解決問題。現場檢測缸體表面粗糙度為1.2um～1.6um，遠高于標準粗糙度≤0. 6um的要求，因此判定因缸體表面粗糙度過大造成活塞環磨損，引起新氫一級出口壓力低或二級入口壓力高等故障。為此我們決定更換氣缸襯套解決該故障。

往復式壓縮機氣缸襯套與缸體配合多是過盈配合，通常采用熱脹法或冷縮法安裝，因該壓縮機氣缸直徑較大，沒有合適的恒溫箱加熱，所以我們決定采用液氮冷卻法安裝氣缸襯套。

1冷裝氣缸襯套的相關數據校核

該氣缸襯套材料是鑄鐵，其膨脹系數α約為1.12×10-5，使用液氮冷卻，冷卻溫度為-196℃，氣缸襯套與缸體配合的基本尺寸D為250mm，所以其膨脹量A可由下式計算：

A=D*α*（t2-t1）=250×1.12×10-5×（-196-20）=-0.60mm

室溫時測得新氣缸襯套外徑尺寸為250.20mm，液氮冷卻后（-196℃時）氣缸襯套外徑約為250.20mm -0.60mm =249.60mm。現場實際測量的缸體內徑為250.02mm，則冷卻后缸體與氣缸襯套的配合間隙為250.02mm -249.60mm =0.42mm，完全具備裝配條件。根據缸套的壁厚確定冷卻時間：對于鋼和鑄鐵，一般為1mm壁厚需要1分鐘的冷卻時間，用-196度的液氮冷卻壁厚為15mm的缸套，約15分鐘，所以必須將新的缸套在液氮中浸泡至少15分鐘以上，充分冷卻后才能取出安裝。

2更換氣缸襯套的前期準備工作

2.1采用鏜床鏜削的方法將原氣缸襯套從氣缸上去除。

機組原氣缸襯套與缸體采用過盈配合，過盈量較大（0.12mm以上），采用機械拉拔法或壓力機壓出法都有可能損傷缸體配合表面，因此決定采用鏜削法。將缸體放在鏜床上找正，使氣缸襯套內孔沿軸向及圓周誤差均不超過0.05mm，然后開始鏜削至約剩1mm余量時停止，之后人工將殘余氣缸襯套取出，防止損傷缸體配合表面。

2.2缸體加工后的清理清洗

氣缸襯套取出后，清除缸體內殘余的鐵屑，用清洗劑仔細對氣缸進行清洗，再用和好的面團清理表面及縫隙中不易清除的鐵屑雜物，最后用壓縮空氣徹底吹掃干凈。

2.3冷卻設備示意圖（如圖2所示），準備相應的安裝設備。

2.4為保證氣缸襯套吊裝穩定可靠，便于安裝，特制作專用工具。

起吊時將專用工具從閥孔放入氣缸襯套內，上緊下面的兩個螺栓，使其緊緊頂在閥孔開口處，上面安裝兩個M16的吊耳，使氣缸襯套在起吊時保持自然垂直狀態，便于安裝。

3氣缸襯套的現場安裝

將氣缸襯套放入桶內（如圖2所示），缸體垂直安放。然后打開閥門向桶內充氣缸襯套長度三分之二高度的液氮，冷卻15分鐘以上起吊裝配，裝配前使用外徑千分尺測量氣缸襯套外徑約為249.65mm。吊車緩慢下降，兩人戴防低溫手套配合扶持，氣缸襯套即可順利裝入缸體。

迅速將氣缸蓋安裝在氣缸上，對稱上緊缸頭螺栓，以確保氣缸襯套在氣缸缸內不發生移動。

4操作中的注意事項

裝配示意圖（如圖3所示），氣缸襯套與氣缸的配合尺寸分為內外兩段，分別為250mm及251mm，因此在鏜削時采用分兩段鏜削的辦法，分別將內外兩段取出，防止一次鏜削損傷缸體內部。

氣缸襯套在液氮中必須冷卻15分鐘以上，吊出后應迅速裝入缸體內，以免在空氣中停留時間過長，熱膨脹后尺寸變大導致無法裝入。如果在安裝過程中發生氣缸襯套卡住裝不到位的現象，應迅速將其吊出，然后重新將氣缸襯套放入液氮中，待充分冷卻后再安裝，防止氣缸襯套“脹”死在缸體里。

清洗時要將缸體上各注油孔清理干凈，用壓縮空氣確認暢通。清理干凈后認真測量檢查各部配合及定位尺寸，確認無誤后方可實施冷裝。冷裝完畢待缸體升至常溫后復測各部數據測，然后進行下一步裝配。

5結束語

采用上述方法對往復式壓縮機氣缸襯套進行更換，操作可靠性較高，更換后各項數據均能達到標準，滿足使用要求。

參考文獻：

[1]《活塞式壓縮機設計》編寫組.活塞式壓縮機設計[M].北京：機械工業出版社，1974.