沈陽6M50壓縮機六七級PEEK活塞環改造應用小結
江蘇華昌化工股份有限公司 薛軍 215600 溫州瑞德氣閥有限公司 邵小光 325038
摘 要：通過對沈陽6M50壓縮機六七級活塞環材質的改造，降低了檢修費用，保證了壓縮機的穩定運行，提高了合成氨產量，取得了較大的經濟效益。
關鍵詞：6M50壓縮機 活塞環 聚醚醚酮（PEEK）
江蘇華昌化工股份有限公司前身為張家港市化肥廠,2004年2月經批準，更名為江蘇華昌化工股份有限公司，并整體搬遷至江蘇省揚子江國際化學工業園。公司是以合成氨為主導產品的基礎化工企業，在新搬遷的合成氨生產裝置中，對直接決定合成氨生產能力的壓縮機，分別選用了沈陽壓縮機有限公司和上海壓縮機有限公司生產的6M50型大型往復式壓縮機，該機單臺合成氨生產能力為：40ktNH3/a，故壓縮機運行的穩定性直接影響到合成氨的產量。經過1年多的運行，暴露并解決了一些存在問題，其中比較成功的是對沈陽6M50壓縮機六七級活塞環材質的改造。
該機原設計的六七級活塞環為銅質活塞環，經過1年多的運行，均普遍到了更換周期，但更換上的活塞環的使用壽命均出現逐漸變短，到改造時，運行時間在15天左右，嚴重影響了壓縮機運行的穩定性，降低了合成氨產量，并極大地增加維修工作量及維修費用。
分析該存在問題，主要有以下幾方面的原因：
1.該更換上的活塞環外周存在橢圓現象，其在氣缸內的漏光超差，活塞環外周圓面與氣缸鏡面不能完全貼合，全部接觸。致使活塞環偏磨，局部減薄嚴重，強度降低而出現斷裂。從斷裂的活塞環側面看，周邊還存在飛邊現象，表明活塞環材質偏軟。
2.該氣缸鏡面在與活塞環的磨擦過程中，也出現了少量、輕微的磨損，而在活塞環斷裂后的繼續運行中，表現更為嚴重，氣缸鏡面存在劃痕、粗糙度降低等情況，也影響到活塞環的使用壽命。
3.氣缸內的潤滑，由于該六七級缸為高壓缸，工作壓力在：12MPa至30MPa左右，雖設計有二個注油點，但可能出現注油量減少及油止逆閥的失靈等情況，使進入氣缸的潤滑油量減少，導致活塞環少油而磨損加劇，從而降低活塞環的使用壽命。
4.壓縮機七級進口溫度較高，由于前工段的影響，導致進入壓縮機的七進氣體溫度較高，且公司采用的是安淳公司醇化工藝取代原有的醋酸銅氨溶液銅洗工藝，故氣體中還含有未徹底分離的甲醇蒸汽，而經過壓縮機壓縮后會凝結，部分停留在氣缸內，影響到氣缸內的潤滑油油質，降低潤滑性能，使活塞環與氣缸的運行工況變差，也會引起活塞環的使用壽命降低。
針對上述可能存在的因素，采取了相應措施：提高活塞環的制造質量，加工精度；增加氣缸內的注油量，由兩個注油器增加為三個注油器，注油量增加50%；盡量降低七級進氣溫度，提高七級進口氣體的分離效果；加強操作及巡回檢查，確保注油器運行良好。但結果都收效甚微，均未能有效地延長該活塞環的使用壽命。
鑒于該活塞環的使用壽命越來越短、生產及為被動的情況，決定在不改變活塞體原有結構的前提下，根據該機使用的聚醚醚酮（PEEK）樹脂閥片的特性，嘗試用聚醚醚酮（PEEK）樹脂材料制作相同尺寸的活塞環進行試用。
聚醚醚酮（PEEK）樹脂是英國開發成功的一種新型特種工程塑料。主要性能：熔點：334℃、玻璃化轉變溫度：143℃，彎曲強度：134MPa，拉伸強度：97.38MPa。主要物性：耐熱性：按長期連續使用溫度的評價的方法，UL溫度指數測定值為250度。耐藥品性：聚醚醚酮（PEEK）樹脂只溶解于濃硫酸，有良好的耐化學藥品性，特別是在高溫下耐酸堿性方面較好，甲醇對其的影響程度也較小。故聚醚醚酮（PEEK）樹脂具有良好的物理、化學性能，應該適合該六七級缸的工作特性。
遂與聚醚醚酮（PEEK）氣閥的生產廠家：溫州瑞德氣閥有限公司聯系，按照我方圖紙及相關技術參數、要求，制作該六七級活塞環，并將其最早于2007.3.21及2007.3.23分別更換到缸徑為：Φ205和Φ195的氣缸上使用，經對其使用情況的監測，該兩級的氣體壓力、溫度均符合設計的工藝指標，使用效果良好。于2007.11.8停車檢修時，對其中2007.3.21裝入的Φ205活塞環拆出檢查，發現其20支活塞環中僅只有2支活塞環發生了斷裂，其余18支均基本完好，外形尺寸幾乎未發生變化，只是在活塞環的外周留有與氣缸鏡面摩擦后的輕微拉痕。而目前其他幾個Φ205氣缸的活塞環仍在使用。
經濟效益分析：
1.檢修費用：每更換一套活塞環（20支）、支承環（2塊），費用為：18360元，加上更換活塞環時要更換部分密封填料，總費用約為：1.9萬元。而其平均壽命在15天左右，一年按330天計算，要更換22次，所需費用：41.8萬元，而公司擁有5臺沈陽6M50壓縮機，共有10只六七級缸體，所以，一年節省維修總費用：～418萬元。如果缸套因活塞環斷裂過度磨損而損壞，則還需加上鑲缸套的相關費用。而更換該聚醚醚酮（PEEK）活塞環，費用僅需：1.08萬元/套。
2.檢修影響的間接費用：每套活塞環的更換時間約需4小時，一年累計檢修時間約：～880小時，如活塞環在晚上損壞，則停車時間還會增加，一年累計停車至少1000小時以上，按該機單臺合成氨生產能力40ktNH3/a，即：5tNH3/h，一年僅更換該六七活塞環就會影響合成氨5000噸以上。其中，還不包括額外開停車所造成的電耗、氣耗。
總結：通過對該沈陽6M50壓縮機六七級活塞環的改造，并經過一年多的成功運行，節省了大量的維修費用，減少了停車檢修對合成氨生產的影響，保證了壓縮機的穩定運行，取得了明顯的經濟效益。