煤压机气缸无油改造

邱灵

摘 要：介绍了一个煤气压缩机气缸无油改造的实例，主要通过将铸铁部件全部换为填充聚四氟乙烯材质，形成无油结构，获得较好的可靠性和经济性。

关键词：压缩机；无油；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.055

1 引言

我车间焦炉煤气变压吸附站制氢装置生产的高纯氢气主要供罩式退火炉作为保护气体，高纯氢气能否正常供应直接影响冷轧板材的生产。

焦炉煤气变压吸附制氢装置包括煤气压缩工序、预处理工序、PSA变压吸附工序和氢气净化工序。其中焦炉煤气压缩机是整套制氢装置中的关键设备，起着将焦炉煤气加压至工艺规定标准以及维持变压吸附制氢系统的工作压力的作用[1]。

2 现状

我单位二期焦炉煤气变压吸附制氢装置配套使用的D-35/0.1-17型压缩机，为气缸有油润滑设计，与无油润滑相比，其优点为：摩擦损失功率相对较小，活塞环导热性能好，气密性好。但也有非常明显的缺点：对润滑油的依赖性高，压缩气体含油。压缩机运行时，由一台滴油式注油器通过分布在气缸内壁上的注油孔向气缸注油。一旦注油孔堵塞或其它原因造成注油量不足，就会导致活塞环润滑效果降低，进而加剧磨损，产生故障，影响生产[1]。

含油压缩气体进入预处理塔、除油塔，会降低吸附剂使用寿命，增加制氢系统检修时间。目前二期预处理塔、除油塔的吸附剂均为1年1换，采购及外委检修费用高，检修时间长，且作业时需人员进入塔内取铺吸附剂层间钢丝网，具有一定的危险性。

3 方案拟定

活塞环是压缩机的主要密封件，又是重要的运动摩擦件，也是关键的易损件之一。它的寿命和性能关系到生产系统的产量和效益，影响系统的生产秩序。填充聚四氟乙烯活塞环是无油润滑压缩机常采用的材质。优点是压缩气体不受污染，缺点是填充聚四氟乙烯机械强度受限，摩擦功率、泄漏量相对较大。因此，在工艺气体纯度要求不很高的情况下，特别是在高压力差时，可采用少油润滑方式弥补上述缺陷，即活塞环采用填充聚酰胺材质的少量润滑油润滑方式。该方式综合性能较好，可获得较好的可靠性和经济性，并可节省润滑油。

我车间一期焦炉煤气变压吸附制氢装置配套使用的气缸无油润滑煤压机采用的就是填充聚四氟乙烯活塞环，使用情况良好。经过与厂家沟通，初步拟定方案为将原铸铁活塞环支承环改为填充聚四氟乙烯材质。

4 支承环和活塞环设计

4.1 支承环设计

无油润滑压缩机支承环比压不超过0.035N/mm2，支承环宽度计算公式如下，各级支承环宽度计算结果见表1：

式中： G ---活塞部件重量-活塞杆重量+活塞杆重量/2kg

D --- 缸径mm

计算结果证明：各级活塞支承环宽度满足无油润滑压缩机活塞设计要求。

4.2 活塞环设计

活塞环数量计算公式如下，计算和设计结果见表2。

式中：

计算结果证明：各级活塞环数量满足无油润滑压缩机活塞设计要求。

根据以上计算结果：在原有活塞总体尺寸不变的情况下，各级活塞环支承环设计满足无油润滑压缩机设计要求，活塞可以正常使用，可以进行改造。其余尺寸由厂家进行核算并负责制造供货。

5 实施效果

改造完成后，基本可实现煤压机气缸的无油化运行，仅在排气量稍有不足时打开压力较高的三级气缸注油孔进行注油。8月完成后，4#煤压机9～11月记录机时产量峰值875.6 m3/h，基本与未进行改造的3#煤压机持平，并节约润滑油約145kg约一桶。

目前二期制氢系统预处理塔、除油塔填料更换周期为1年1次，在原料气情况不变的情况下，参照配套使用无油煤压机的一期制氢系统的填料更换周期情况，改造后预计可延长为2年1次。预计可节约填料采购费用13.3万元，外委检修费用1.2万元，共14.5万元。压缩机和制氢系统的运行周期得到了很大的提高，为制氢安全稳定生产提供了有力的保证。

6 结语

通过对压缩机气缸的无油化改造，将有油润滑结构中易磨损的活塞环支承环等铸铁部件全部换为填充聚四氟乙烯材质，形成无油结构，再辅以极少量的油润滑，既降低了设备故障率又降低了润滑油消耗量。改用活塞环材质为填充聚四氟乙烯，并在减少近一半润滑油量的条件下运行，效果良好。与有油润滑相比，润滑油对气体和吸附剂的污染程度有大幅度降低，可以节省大量的运行维护成本和检修时间。

参考文献：

[1]张鹏飞，张彩丽.2D 12-41.7/17型活塞式焦炉煤气压缩机无油化改造[J].压缩机技术，2013（03）.

[2]邢万坤，邢雪.工艺用压缩机节能技术探讨[J].压缩机技术，2013（04）.

[3]朱圣东.无油润滑压缩机[M].北京：机械工业出版社，2001：l8-2l.