沈陽(yáng)6M50壓縮機(jī)六七級(jí)PEEK活塞環(huán)改造應(yīng)用小結(jié)
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(guò)對(duì)沈陽(yáng)6M50壓縮機(jī)六七級(jí)活塞環(huán)材質(zhì)的改造，降低了檢修費(fèi)用，保證了壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了合成氨產(chǎn)量，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：6M50壓縮機(jī) 活塞環(huán) 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(jīng)批準(zhǔn)，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(yáng)子江國(guó)際化學(xué)工業(yè)園。公司是以合成氨為主導(dǎo)產(chǎn)品的基礎(chǔ)化工企業(yè)，在新搬遷的合成氨生產(chǎn)裝置中，對(duì)直接決定合成氨生產(chǎn)能力的壓縮機(jī)，分別選用了沈陽(yáng)壓縮機(jī)有限公司和上海壓縮機(jī)有限公司生產(chǎn)的6M50型大型往復(fù)式壓縮機(jī)，該機(jī)單臺(tái)合成氨生產(chǎn)能力為：40ktNH3/a，故壓縮機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響到合成氨的產(chǎn)量。經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行，暴露并解決了一些存在問(wèn)題，其中比較成功的是對(duì)沈陽(yáng)6M50壓縮機(jī)六七級(jí)活塞環(huán)材質(zhì)的改造。
該機(jī)原設(shè)計(jì)的六七級(jí)活塞環(huán)為銅質(zhì)活塞環(huán)，經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行，均普遍到了更換周期，但更換上的活塞環(huán)的使用壽命均出現(xiàn)逐漸變短，到改造時(shí)，運(yùn)行時(shí)間在15天左右，嚴(yán)重影響了壓縮機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低了合成氨產(chǎn)量，并極大地增加維修工作量及維修費(fèi)用。
分析該存在問(wèn)題，主要有以下幾方面的原因：
1.該更換上的活塞環(huán)外周存在橢圓現(xiàn)象，其在氣缸內(nèi)的漏光超差，活塞環(huán)外周圓面與氣缸鏡面不能完全貼合，全部接觸。致使活塞環(huán)偏磨，局部減薄嚴(yán)重，強(qiáng)度降低而出現(xiàn)斷裂。從斷裂的活塞環(huán)側(cè)面看，周邊還存在飛邊現(xiàn)象，表明活塞環(huán)材質(zhì)偏軟。
2.該氣缸鏡面在與活塞環(huán)的磨擦過(guò)程中，也出現(xiàn)了少量、輕微的磨損，而在活塞環(huán)斷裂后的繼續(xù)運(yùn)行中，表現(xiàn)更為嚴(yán)重，氣缸鏡面存在劃痕、粗糙度降低等情況，也影響到活塞環(huán)的使用壽命。
3.氣缸內(nèi)的潤(rùn)滑，由于該六七級(jí)缸為高壓缸，工作壓力在：12MPa至30MPa左右，雖設(shè)計(jì)有二個(gè)注油點(diǎn)，但可能出現(xiàn)注油量減少及油止逆閥的失靈等情況，使進(jìn)入氣缸的潤(rùn)滑油量減少，導(dǎo)致活塞環(huán)少油而磨損加劇，從而降低活塞環(huán)的使用壽命。
4.壓縮機(jī)七級(jí)進(jìn)口溫度較高，由于前工段的影響，導(dǎo)致進(jìn)入壓縮機(jī)的七進(jìn)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(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后會(huì)凝結(jié)，部分停留在氣缸內(nèi)，影響到氣缸內(nèi)的潤(rùn)滑油油質(zhì)，降低潤(rùn)滑性能，使活塞環(huán)與氣缸的運(yùn)行工況變差，也會(huì)引起活塞環(huán)的使用壽命降低。
針對(duì)上述可能存在的因素，采取了相應(yīng)措施：提高活塞環(huán)的制造質(zhì)量，加工精度；增加氣缸內(nèi)的注油量，由兩個(gè)注油器增加為三個(gè)注油器，注油量增加50%；盡量降低七級(jí)進(jìn)氣溫度，提高七級(jí)進(jìn)口氣體的分離效果；加強(qiáng)操作及巡回檢查，確保注油器運(yùn)行良好。但結(jié)果都收效甚微，均未能有效地延長(zhǎng)該活塞環(huán)的使用壽命。
鑒于該活塞環(huán)的使用壽命越來(lái)越短、生產(chǎn)及為被動(dòng)的情況，決定在不改變活塞體原有結(jié)構(gòu)的前提下，根據(jù)該機(jī)使用的聚醚醚酮（PEEK）樹(shù)脂閥片的特性，嘗試用聚醚醚酮（PEEK）樹(shù)脂材料制作相同尺寸的活塞環(huán)進(jìn)行試用。
聚醚醚酮（PEEK）樹(shù)脂是英國(guó)開(kāi)發(fā)成功的一種新型特種工程塑料。主要性能：熔點(diǎn)：334℃、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：143℃，彎曲強(qiáng)度：134MPa，拉伸強(qiáng)度：97.38MPa。主要物性：耐熱性：按長(zhǎng)期連續(xù)使用溫度的評(píng)價(jià)的方法，UL溫度指數(shù)測(cè)定值為250度。耐藥品性：聚醚醚酮（PEEK）樹(shù)脂只溶解于濃硫酸，有良好的耐化學(xué)藥品性，特別是在高溫下耐酸堿性方面較好，甲醇對(duì)其的影響程度也較小。故聚醚醚酮（PEEK）樹(shù)脂具有良好的物理、化學(xué)性能，應(yīng)該適合該六七級(jí)缸的工作特性。
遂與聚醚醚酮（PEEK）氣閥的生產(chǎn)廠家：溫州瑞德氣閥有限公司聯(lián)系，按照我方圖紙及相關(guān)技術(shù)參數(shù)、要求，制作該六七級(jí)活塞環(huán)，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(jīng)對(duì)其使用情況的監(jiān)測(cè)，該兩級(jí)的氣體壓力、溫度均符合設(shè)計(jì)的工藝指標(biāo)，使用效果良好。于2007.11.8停車檢修時(shí)，對(duì)其中2007.3.21裝入的Φ205活塞環(huán)拆出檢查，發(fā)現(xiàn)其20支活塞環(huán)中僅只有2支活塞環(huán)發(fā)生了斷裂，其余18支均基本完好，外形尺寸幾乎未發(fā)生變化，只是在活塞環(huán)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(gè)Φ205氣缸的活塞環(huán)仍在使用。
經(jīng)濟(jì)效益分析：
1.檢修費(fèi)用：每更換一套活塞環(huán)（20支）、支承環(huán)（2塊），費(fèi)用為：18360元，加上更換活塞環(huán)時(shí)要更換部分密封填料，總費(fèi)用約為：1.9萬(wàn)元。而其平均壽命在15天左右，一年按330天計(jì)算，要更換22次，所需費(fèi)用：41.8萬(wàn)元，而公司擁有5臺(tái)沈陽(yáng)6M50壓縮機(jī)，共有10只六七級(jí)缸體，所以，一年節(jié)省維修總費(fèi)用：～418萬(wàn)元。如果缸套因活塞環(huán)斷裂過(guò)度磨損而損壞，則還需加上鑲缸套的相關(guān)費(fèi)用。而更換該聚醚醚酮（PEEK）活塞環(huán)，費(fèi)用僅需：1.08萬(wàn)元/套。
2.檢修影響的間接費(fèi)用：每套活塞環(huán)的更換時(shí)間約需4小時(shí)，一年累計(jì)檢修時(shí)間約：～880小時(shí)，如活塞環(huán)在晚上損壞，則停車時(shí)間還會(huì)增加，一年累計(jì)停車至少1000小時(shí)以上，按該機(jī)單臺(tái)合成氨生產(chǎn)能力40ktNH3/a，即：5tNH3/h，一年僅更換該六七活塞環(huán)就會(huì)影響合成氨5000噸以上。其中，還不包括額外開(kāi)停車所造成的電耗、氣耗。
總結(jié)：通過(guò)對(duì)該沈陽(yáng)6M50壓縮機(jī)六七級(jí)活塞環(huán)的改造，并經(jīng)過(guò)一年多的成功運(yùn)行，節(jié)省了大量的維修費(fèi)用，減少了停車檢修對(duì)合成氨生產(chǎn)的影響，保證了壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。