往复式压缩机气缸衬套的冷装方法

田敏 张国文 江枫 沈健 苏飞

摘 要：本文以德国诺曼埃索2+SKL-300往复压缩机更换气缸衬套为例，介绍了使用液氮冷却对往复式压缩机气缸衬套进行更换的方法，并针对安装中的注意事项做出了说明。

关键词：往复式压缩机;气缸衬套;冷却

引言：

加氢联合装置300万直馏柴油加氢使用的新氢/循环氢压缩机型号为2+1SVL320， 水平对置式H型结构，工艺编号K-101，其新氢段为两缸两级压缩，循环氢段为两缸单级压缩。

自2011年K-101B压缩机频繁出现新氢一级出口压力低或二级入口压力高等故障，并伴随活塞环磨损，多次拆检换活塞环，未能解决问题。现场检测缸体表面粗糙度为1.2um～1.6um，远高于标准粗糙度≤0. 6um的要求，因此判定因缸体表面粗糙度过大造成活塞环磨损，引起新氢一级出口压力低或二级入口压力高等故障。为此我们决定更换气缸衬套解决该故障。

往复式压缩机气缸衬套与缸体配合多是过盈配合，通常采用热胀法或冷缩法安装，因该压缩机气缸直径较大，没有合适的恒温箱加热，所以我们决定采用液氮冷却法安装气缸衬套。

1冷装气缸衬套的相关数据校核

该气缸衬套材料是铸铁，其膨胀系数α约为1.12×10-5，使用液氮冷却，冷却温度为-196℃，气缸衬套与缸体配合的基本尺寸D为250mm，所以其膨胀量A可由下式计算：

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

室温时测得新气缸衬套外径尺寸为250.20mm，液氮冷却后（-196℃时）气缸衬套外径约为250.20mm -0.60mm =249.60mm。現场实际测量的缸体内径为250.02mm，则冷却后缸体与气缸衬套的配合间隙为250.02mm -249.60mm =0.42mm，完全具备装配条件。根据缸套的壁厚确定冷却时间：对于钢和铸铁，一般为1mm壁厚需要1分钟的冷却时间，用-196度的液氮冷却壁厚为15mm的缸套，约15分钟，所以必须将新的缸套在液氮中浸泡至少15分钟以上，充分冷却后才能取出安装。

2更换气缸衬套的前期准备工作

2.1采用镗床镗削的方法将原气缸衬套从气缸上去除。

机组原气缸衬套与缸体采用过盈配合，过盈量较大（0.12mm以上），采用机械拉拔法或压力机压出法都有可能损伤缸体配合表面，因此决定采用镗削法。将缸体放在镗床上找正，使气缸衬套内孔沿轴向及圆周误差均不超过0.05mm，然后开始镗削至约剩1mm余量时停止，之后人工将残余气缸衬套取出，防止损伤缸体配合表面。

2.2缸体加工后的清理清洗

气缸衬套取出后，清除缸体内残余的铁屑，用清洗剂仔细对气缸进行清洗，再用和好的面团清理表面及缝隙中不易清除的铁屑杂物，最后用压缩空气彻底吹扫干净。

2.3冷却设备示意图（如图2所示），准备相应的安装设备。

2.4为保证气缸衬套吊装稳定可靠，便于安装，特制作专用工具。

起吊时将专用工具从阀孔放入气缸衬套内，上紧下面的两个螺栓，使其紧紧顶在阀孔开口处，上面安装两个M16的吊耳，使气缸衬套在起吊时保持自然垂直状态，便于安装。

3气缸衬套的现场安装

将气缸衬套放入桶内（如图2所示），缸体垂直安放。然后打开阀门向桶内充气缸衬套长度三分之二高度的液氮，冷却15分钟以上起吊装配，装配前使用外径千分尺测量气缸衬套外径约为249.65mm。吊车缓慢下降，两人戴防低温手套配合扶持，气缸衬套即可顺利装入缸体。

迅速将气缸盖安装在气缸上，对称上紧缸头螺栓，以确保气缸衬套在气缸缸内不发生移动。

4操作中的注意事项

装配示意图（如图3所示），气缸衬套与气缸的配合尺寸分为内外两段，分别为250mm及251mm，因此在镗削时采用分两段镗削的办法，分别将内外两段取出，防止一次镗削损伤缸体内部。

气缸衬套在液氮中必须冷却15分钟以上，吊出后应迅速装入缸体内，以免在空气中停留时间过长，热膨胀后尺寸变大导致无法装入。如果在安装过程中发生气缸衬套卡住装不到位的现象，应迅速将其吊出，然后重新将气缸衬套放入液氮中，待充分冷却后再安装，防止气缸衬套“胀”死在缸体里。

清洗时要将缸体上各注油孔清理干净，用压缩空气确认畅通。清理干净后认真测量检查各部配合及定位尺寸，确认无误后方可实施冷装。冷装完毕待缸体升至常温后复测各部数据测，然后进行下一步装配。

5结束语

采用上述方法对往复式压缩机气缸衬套进行更换，操作可靠性较高，更换后各项数据均能达到标准，满足使用要求。

参考文献：

[1]《活塞式压缩机设计》编写组.活塞式压缩机设计[M].北京：机械工业出版社，1974.