6M50氮氫壓縮機連桿大頭瓦改進應(yīng)用小結(jié)
江蘇某化肥2企業(yè)于2006年底全部完成整體搬遷，其合成氨裝置分別于2005年6月底及2006年11月底投產(chǎn)，核心運轉(zhuǎn)設(shè)備有9臺6M50氮氫壓縮機，單機年產(chǎn)合成氨4萬噸。
存在問題
其中沈陽產(chǎn)6M50氮氫壓縮機運行約不到二年時間時，出現(xiàn)其連桿大頭瓦經(jīng)常燒瓦的情況，在對其零部件的拆檢過程中發(fā)現(xiàn)：其他未發(fā)生燒瓦的連桿大頭瓦內(nèi)表面澆注的巴氏合金也已經(jīng)發(fā)生局部脫落，發(fā)生燒瓦的大頭瓦內(nèi)表面巴氏合金消失殆盡，瓦的鋼背與曲軸頸表面直接摩擦，曲軸軸頸表面局部發(fā)藍，表明產(chǎn)生過局部高溫，曲軸頸表面再受到潤滑油的冷卻作用，其相當(dāng)于“淬火”過程，使曲軸頸表面極易產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致曲軸報廢，并直接影響到壓縮機的安全運行。
原因分析
該6M50氮氫壓縮機的大頭瓦為巴氏合金瓦，即在鋼背的內(nèi)表面澆注厚度約：0.5mm的巴氏合金減磨層，正常運行過程中，巴氏合金與曲軸頸在潤滑油油膜的作用下呈液體接觸的運行狀態(tài)，但一旦條件發(fā)生改變，潤滑油油膜難于形成或遭到破壞，就極易發(fā)生燒瓦的情況。經(jīng)分析，可能存在以下的原因：
1、該6M50氮氫壓縮機連桿大頭瓦的潤滑油路：油箱 油泵 精油過濾器 油冷卻器 中體滑道 十字頭 十字頭銷 連桿小頭瓦 連桿大頭瓦 曲軸箱 油箱。連桿大頭瓦處于潤滑油路的末端，潤滑油經(jīng)過多個潤滑部位壓力和流量的泄放，最終到達連桿大頭瓦表面的潤滑油量就非常有限，一旦循環(huán)油壓偏低，就可能不能有效形成油膜，造成大頭瓦與軸頸表面的直接摩擦，再者，潤滑油量不足，也就不能充分帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，故極易發(fā)生燒瓦情況。
2、該6M50氮氫壓縮機連桿采用連桿大端定位的方式，即：連桿大頭瓦兩側(cè)與曲軸頸之間沒有太大的間隙，而連桿小頭瓦兩端在十字頭內(nèi)部則有較大的側(cè)向間距。當(dāng)存在加工誤差過大時，十字頭銷上的導(dǎo)油孔與小頭瓦上的導(dǎo)油槽就會存在一定的偏差，其兩者之間的重疊面積會減小而減弱了其導(dǎo)油能力。
3、其他原因：連桿大頭瓦的制造質(zhì)量方面：巴氏合金澆注質(zhì)量存在問題，容易脫落。潤滑油質(zhì)：潤滑油使用一段時間后，粘度上升，粘溫性變差，潤滑油膜形成能力差，也容易造成燒瓦。
采取改進措施
鑒于上述存在問題，采取了相應(yīng)的改進措施：
1、對于因潤滑油路造成的潤滑油量偏少的問題：盡量增大潤滑系統(tǒng)的處理能力，加大了潤滑油泵的輸油量、輸送油壓，并增大了潤滑系統(tǒng)精油過濾器的過濾面積，配套增加了冷卻系統(tǒng)，盡量提高進入壓縮機的循環(huán)油壓及油量，以彌補因潤滑部位過多所造成的潤滑油泄放損失，充分保證進入到各潤滑部位的油量。
2、對于十字頭銷上的油孔與小頭瓦上的導(dǎo)油槽存在安裝偏差的問題：對十字頭銷上導(dǎo)油孔沿著其軸線方向用電動手工磨具擴長成卵圓形，增加其兩者之間的接觸重疊面積，增加導(dǎo)油能力。
3、對于連桿大頭瓦的制造質(zhì)量，與其生產(chǎn)廠家聯(lián)系，要求確保供貨質(zhì)量，改進澆注工藝，提高巴氏合金與鋼背的結(jié)合力。
4、對于潤滑油質(zhì)量問題：聯(lián)系壓縮機生產(chǎn)廠家，將原設(shè)計的潤滑油品種更改為：壓縮機油L-DAB150，提高油膜的承載能力。同時，加強真空過濾，定期分析油質(zhì)，酌情更換，確保潤滑油質(zhì)量達到規(guī)定的指標(biāo)。
首次改進后使用情況
通過上述改進措施，在一定程度上穩(wěn)定了該6M50壓縮機的運行。但使用一段時間后，還是經(jīng)常出現(xiàn)燒瓦的情況。
再次分析其原因：部分發(fā)生燒瓦的曲軸頸表面雖經(jīng)過砂紙等的手工打磨光滑，但其軸頸表面的橢圓度及圓柱度已經(jīng)變差，導(dǎo)致其與大頭瓦內(nèi)壁的楔形接觸情況變差，形成油膜形成能力就相應(yīng)變差，可能存在局部的接觸摩擦，加上連桿大頭瓦在運行時表面的接觸比壓較大，易產(chǎn)生較多的熱量，容易使其大頭瓦表面的巴氏合金熔化、脫落，短時間內(nèi)就快速降低大頭瓦的承載能力，故反復(fù)出現(xiàn)燒瓦的情況。
再次改進措施
鑒于上述再次出現(xiàn)的問題，又采取了相應(yīng)的改進措施：
1、對于曲軸頸表面磨損的問題：經(jīng)過對比曲軸頸的各種修復(fù)方法，采用了“低溫鍍鐵”工藝，對燒壞、磨損的曲軸頸修復(fù)至原有圖紙尺寸，軸頸表面經(jīng)磨床加工，確保其應(yīng)有的圓柱度及曲軸頸與曲軸主軸線的平行度，盡量恢復(fù)到曲軸的原有制造標(biāo)準(zhǔn)。
2、對于連桿大頭瓦：嘗試用新的材質(zhì)來制作。鑒于上海產(chǎn)6M50壓縮機采用鋁鎂合金來制作連桿大頭瓦，故聯(lián)系上海壓縮機備件供貨單位按照沈陽連桿大頭瓦的型式加工了一套鋁鎂合金的大頭瓦進行試用。采用鋁鎂合金的原因：即使再次發(fā)生燒瓦，也不會出現(xiàn)因同種金屬相摩擦而造成對曲軸頸的損傷。
再次改進后使用情況及改進措施
通過再次改進措施的實施，又較大程度的穩(wěn)定了該6M50壓縮機的運行。但使用一段時間（約一年）后，又出現(xiàn)大頭瓦沿油槽方向出現(xiàn)裂紋甚至開裂損壞的情況
分析其原因：該大頭瓦是參照原有巴氏合金大頭瓦進行仿造制作的，其潤滑油油槽開設(shè)在大頭瓦的瓦背上，通過對該軸瓦運行時按滑動軸承原理進行受力分析后，發(fā)現(xiàn)此處為大頭瓦中部承受載荷最大的部位，但由于潤滑油導(dǎo)油槽的存在，其也就是大頭瓦上最薄弱的部位。而原巴氏合金瓦是采用鋼背作支撐，而鋁鎂合金瓦則是用整體鋁鎂合金作為支撐，由于兩種材料的強度相差很多，故而巴氏合金瓦沒有出現(xiàn)鋁鎂合金瓦在導(dǎo)油槽處出現(xiàn)裂紋及開裂的現(xiàn)象。
三次改進措施
按滑動軸承原理進行受力分析后，將鋁鎂合金瓦的潤滑油導(dǎo)油槽從大頭瓦的外表面更改至其內(nèi)表面，使大頭瓦的背面與連桿大頭孔內(nèi)壁緊密貼合，降低導(dǎo)油槽處大頭瓦的受力，減少裂紋發(fā)生的可能性。因滑動軸承的承載能力與軸瓦的接觸寬度有關(guān)，潤滑油導(dǎo)油槽從大頭瓦的外表面更改至其內(nèi)表面后，表面上其承載寬度減少了一個導(dǎo)油槽的寬度，但由于鋁鎂合金的強度有限，其原先型式的鋁鎂合金瓦中部也未起到實際的承載作用，故該改進措施理論上切實可行。
結(jié)語
經(jīng)再次改進后的鋁鎂合金大頭瓦經(jīng)過使用至今，期間也利用檢修機會對其進行檢查過，未發(fā)現(xiàn)其導(dǎo)油槽再次出現(xiàn)裂紋而損壞的情況，大大穩(wěn)定了6M50壓縮機的正常運行，此次改造非常成功，取得了巨大的經(jīng)濟效益。