往复式压缩机(十字头)反向角的润滑

2022-10-14

由于往复式压缩机的特性决定气体在管路中的流动是脉动的。如果管路设计不当或者压缩机进出口缓冲罐过小都会造成管路振动和增加噪音。在API-618中, 对进出口缓冲罐的大小和管路中气体压力的脉动不均匀度都作出了明确的规定, 而且按照规定, 工艺管线必须经过声学模拟分析和机械应力分析, 确保管路中气体压力的脉动不均匀度低于标准的规定 (必要时可在管路中设置孔板) [1]。对于氢压机, 建议压力脉动的不均匀度控制在2%-4%。气体的脉动频率、管路的自振频率和压缩机的激振频率必须相互错开。需要用相应的计算机程序对压缩机管路进行分析。

一、往复式压缩机的一般特点

往复式压缩机适用于吸气量小于450m3/min以下的情况。它们最适合于低排量、高压力的工作。每级的压缩比通常小于3.5:1, 更高的压缩比会使压缩机的容积效率和机械效率下降。排气温度也限制压缩比的增高。预加氢的循环氢压缩机由于进出口压差小, 一般采用一级压缩, 压缩比在1.5左右。而预加氢的补充氢压缩机根据氢气来源不同采用一到二级压缩。重整氢增压机根据催化重整工艺的不同, 采用一级到二级压缩, 在连续重整装置中, 一般采用二级压缩。再生系统的空压机和氮压机一般都不超过二级压缩[2]。

往复式压缩机顾名思义, 其运动部件除了曲轴以外都是作往复运动的, 气流流动也是带脉动性质的, 容易造成某些运动部件的损坏, 例如气阀弹簧和阀片、压力填料和活塞环等。

中、小型压缩机的十字头一般采用灰铸铁铸成, 大型的采用铸钢或球墨铸铁十字头滑动部分是可更换的铸铁滑履, 其上覆盖了一层耐磨的巴氏合金。主轴承的轴瓦和连杆大头轴瓦用铝合金制成, 其上敷设了一层很薄的巴氏合金, 这种称之为薄壁瓦的轴承不但耐磨损并且可以承受很高的应力, 延长使用寿命。连杆小头瓦用青铜制成。主轴承、连杆和十字头都有油孔相通, 依靠机身润滑系统提供压力润滑。 (1) 十字头滑履与机身滑道之间的间隙, 是为金属膨胀和容纳润滑油之用。间隙太小, 会引起摩擦发热;间隙过大, 会引起冲击响声, 同时伴有异常发热现象。因此必须选取合适的间隙值。十字头滑道间隙的一般经验数值为: (0.5/1000) D, D为十字头滑履加工面直径 (mm) 。 (2) 十字头滑履与机身滑道的接触贴合状况可用涂色法检查, 接触面积均匀, 且不得少于70%, 下滑履与下滑道应紧密贴台, 不允许存有局部间隙, 而上滑履间隙应是均匀分布的, 当十字头按工作行程作往复盘动时, 在前、中、后部各位置用塞尺从滑板的各个方向插入, 检测出的间隙数值应该相等。

二、反向角的概念和尾杆的应用

当曲轴每转一周, 活塞杆受力方向会发生变化 (由拉力变压力或相反) , 在十字头销引起反向载荷, 即在十字头销和轴瓦之间存在反向作用, 反向作用持续时间所对应的曲柄角度称为反向角。维持一定的反向角是为了保证十字头销和轴瓦之间维持充分的润滑。根据API-618的规定, 反向角应不小于15o, 而且其反向载荷的综合峰值至少为相反方向实际综合载荷的3%。为了满足上述对反向角的要求, 在那些流量小、压缩比小、活塞杆直径d与气缸直径D之比大的循环氢压缩机和石油化工装置压缩机上采用尾杆结构 (即在活塞的两侧均有活塞杆, 通常称盖侧的活塞杆为尾杆) 。尾杆可以降低活塞力, 增大反向角。为了提高加工精度, 将其毛坯置于高精度的座标镗床中一次加工完成[3]。国外设计的压缩机机身在驱动端使用双轴承结构, 为的是可以承受单支承 (外侧轴承) 电动机转子作用在机身上的外力。采用这种结构的目的:一是为了降低电动机的制造成本;二是为了减少曲轴与电动机转子连接偏差 (不同心度) 所产生的不匀衡力。

三、往复式压缩机 (十字头) 反向角的润滑

1. 十字头的润滑

十字头与滑道之间如果是平板一样的话, 无法建立起油膜压力, 无法承载。要使它们之间支承面保持楔形润滑油膜, 楔形间隙中的油压大到能平衡载荷, 同时产生连续油层的支承, 润滑油也不致被挤出, 所以要将十字头和滑道面做成弧形, 十字头两端倒角, 将润滑油注入到十字头摩擦面之间的最大压力的地方, 再到油沟, 依靠十字头的往复运动, 摩擦面形成一定的斜度, 润滑油形成的油压足以将十字头抬起, 充分润滑[4]。

2. 滚动轴承的润滑

滚动轴承的滚动体在滚道内滚动, 它的摩擦系数很低, 约为0.1—0.001。滚动轴承由于制造精度上的偏差与负荷时零件的变形, 因此滚动体和滚道之间、滚动体与保持器之间, 均存在滑动摩擦需要润滑。滚动轴承采用的润滑剂, 有润滑脂及润滑油。滚动轴承一般采用润滑脂以起到防尘、防水、容易密封的作用, 但润滑脂的润滑作用不如润滑油好, 所以L型压缩机滚动轴承采用润滑油润滑。原因是机身在比较苛刻的条件下运转, 尤其是在高速运转时, 温度总是逐步升高的, 采用润滑油润滑, 在曲轴箱内轴承很容易冷却, 用油润滑既方便又易于维护。

往复式压缩机 (十字头) 反向角主要润滑方式为油池润滑、强制送油润滑、集中润滑、压力润滑。往复式压缩机注油器提供的压力油注入气缸内, 润滑缸套与活塞之间的摩擦副, 这两个位置属强制润滑, 润滑油一次性使用, 曲轴箱的润滑油通过齿轮升压润滑曲轴轴承与曲轴轴颈摩擦副, 连杆、大小头瓦与曲轴、十字头销两摩擦副, 十字头及其滑道摩擦副, 这些属于强制循环润滑方式, 速器均属油浴式润滑[5]。

结论

总之, 往复式压缩机的润滑系统是保证压缩机能够正常可靠运行所必不可少的部分。油泵出口的润滑油压力必须保证在适宜的范围。当油压过高供油量大于摩擦面间最大通过量时, 破坏了油膜, 使压力无限升高, 并导致破坏事故。

摘要：往复式压缩机的十字头是用来连接活塞与连杆将压力从连杆传给活塞的重要部件, 它的一端与连杆小头连接, 装有连杆小头轴销;另一端则通过连接器与活塞杆相连, 从而推动活塞进行往复运动。十字头工作的好坏直接影响到活塞的工作, 因此, 必须正确地进行十字头的检查、装配和调整工作, 以预防事故的产生。本文将主要探讨往复式压缩机 (十字头) 反向角的润滑。

关键词：往复式压缩机,十字头,反向角,润滑