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1、氧压机活塞杆发黑的处理管裕丰(无锡市裕丰液压气动有限公司,无锡市胡埭镇鸿翔中心路1号 （即：钱胡路）) 摘要:分析了氧压机活塞杆发黑的原因,一是密封圈轴向间隙过小,二是密封圈选材不当。通过改进密封函填料配方解决了活塞杆过热发黑的问题。关键词:氧压机;活塞杆;过热;原因;解决措施中图分类号:TQ118111 文献标识码:K文献来源：http://www.wxyf.net 活塞杆发热是活塞压缩机常见故障之一,而无油润滑氧压机最危险事故之一也就是活塞杆过热(正常在80℃以下)。2004年11月越南太钢3200m3/h制氧机配套的ZW252/30型氧压机在试运行时就发生了活塞杆严重发热并导致
2、活塞杆发黑的现象。1 设备配置ZW252/30型氧压机由开封空分设备集团公司生产制造,是立式、四列三级、双作用、无油润滑氧气压缩机。活塞体为铝合金材质,活塞杆为3Cr13不锈钢,表面淬火处理;依靠气缸和填料函的冷却水套来降低气缸、活塞杆、活塞体、密封圈等的温度;每级填料函都由七盒(密封盒为铜材质)组成,靠近气缸的一盒内是阻流环,其余每盒中都各装有一套三瓣、六瓣密封圈及紧箍在密封圈外缘的弹簧。各填料盒、填函座等用两个螺钉联在一起再整体固定在气缸上。各密封圈、阻流环都为聚四氟乙烯材料。机组主要参数见表1。表1 ZW252/30型氧压机组主要参数功 率560kW转速492r/min排气量3200m
3、3/h行程240mm气缸直径:一级(双)/二级/三级<460/<340/<210mm一进/二进/三进/排气压力(01115/0136/1103/311)MPa(A)2 开车现状在氧压机安装完毕后用氮气试运转时,在流量、压力、各级进排气温度等参数达到正常后8小时,用红外线测温仪测得的活塞杆最高温度分别达到一级58℃、二级140℃、三级158℃。停机后发现二、三级活塞杆表面由原来的银白色变为黑色,且越接近气缸处黑色越深。3 初步分析和检查在检查水套冷却水系统无异常后,分析这种现象可能产生于两种原因:一是二、三级气缸压力高且阻流环泄漏,致使高压气体漏进填料函内各盒的三、六瓣密封圈外缘,使三、六瓣密
4、封圈抱紧活塞杆,导致干摩擦生热;二是每组填料盒内三、六瓣密封圈的轴向间隙不足(设计要求为0150mm～0170mm之间)。拆开二、三级活塞及与其配套的填料函检查,气缸、活塞环、导向环等确无任何异常;填料函七盒密封环的检查结果正是分析的第二条原因,填料密封圈与各组盒套间的轴向间隙都在0140mm～0145mm之间,二、三级填料函中都有两盒到三盒内的三、六瓣密封圈由于发热膨胀而粘连在一起,失去了弹簧自紧密封圈而抱住活塞杆的作用,这样填料函就失去了密封防氧气沿活塞杆泄漏的作用,且由于热膨胀与活塞杆发生大阻力的摩擦使活塞杆温度升高。4 初步处理及试车用水砂纸打磨发黑的二、三级活塞杆,使之露出光亮本色
5、;调整填料函中每盒填料盒中填料密封圈与盒套间的轴向间隙为0155mm～0165mm(研磨三瓣、六瓣密封圈和阻流环端面),装配好各级活塞和其它零部件。重新开车后对活塞杆进行红外线温度测量,在各技术参数达到要求后的约16小时活塞杆温度也达到了处理前的温度,因此,上述原因不是活塞杆炭化发黑的主要原因。5 二次分析再次发黑的活塞杆把我们的思路引向了填料的材质问题。本套设备的密封环采用氟塑料,我们知道,氟塑料的优点有:摩擦系数低,适合干摩擦;耐化学腐蚀性强(有“塑料王”之称);耐温好(一般可在-200℃～+200℃温度之间工作);吸湿系数小。氟塑料的主要缺点有:热膨胀系数大(为铸铁的10～20倍);导
6、热能力差(不足铸铁的1%);固态变形大(压力大、温度高时易软化和塑性变形);机械强度差,硬度低,弹性小。故在氟塑料制品烧结加工时常加一些适量的导热剂、润滑剂、耐磨剂等起到增加强度、硬度、弹性及减小膨胀系统的作用。经设备制造厂填料配套厂家的确认,这批密封填料确实没有填加适当的导热剂、润滑剂等填充剂。由此,我们确认活塞杆发热的原因就是活塞杆的摩擦热没有被填料函内的氟塑料填料及时传导出。6 再次处理及试车为解决此发热问题,应提高填料的尺寸稳定性和导热能力。随后重新制作了一批含各种填充料的阻流密封环、三瓣、六瓣密封圈,其填充料比例见表2。表2 填充函填充料组成比例名 称耐磨剂玻璃纤维导热剂铜粉润滑
7、剂二硫化钼主材料聚四氟乙烯填料、密封圈10%20%5%65%活塞杆、导向环25%0075%在对压缩机二、三级的填料函进行全部更换、并调整好每盒填料盒中填料密封圈与盒套间的轴向间隙(为0155mm～0165mm)后,再次开车。在各参数正常稳定运行24小时后,测得各级活塞杆的最高温度分别为一级58℃、二级68℃、三级74℃,消除了以往的活塞杆发热、发黑的异常现象,完全满足了氧压机的正常参数。在其后的压缩氧气正式运
