炼钢轧钢行业的空压机技术革新

　　安钢新I号空压站1997年投运的8 #空压机和新II号空压站5台空压机均为2D12-100/8-I型产品，同新I号空压站的另7台2D12-100/8型空压机相比，其压缩机活塞，机身底座，曲轴轴端密封及冷却循环系统等方面在设计和安装上都有很大改进，从新I号空压站的8#空压机近3年的运行和新II号空压站的5台空压机半年多的运行来看，2D12-100/8-I型空压机设计上更为合理，故障率明显降低，且具有维修方便等特点。

　　1活塞的改进

　　1.1传统型活塞的缺陷分析

　　传统型活塞采用钢板焊接结构来减轻活塞重量，达到与二级惯性力平衡的要求。活塞与活塞杆连接采用内凹式螺母，由于受操作空间的限制，虽然采用了专用工具，但螺母不易拧紧到位，有时即使能拧到位，却由于锁紧装置不可靠，而在运转一段时间后，该活塞螺母就会松动，引起极大响声，严重时可能引起活塞撞缸事故。另外由于螺母松动，引起活塞转动，活塞杆的定位销极易切断，活塞上的耐磨合金层位置发生转动，引起承压面减小，加剧耐磨合金层的磨损。

　　1.2活塞的改进方法

　　（1）2D12-100/8-I型空压机将内凹式活塞螺母改为外露锁紧螺母和止退垫圈结构，以达到防止螺母松动的目的。

　　（2）将钢制焊接活塞做成剖分式铸铝活塞，这既减轻了活塞的重量，取得了惯性力的平衡，同时又克服了焊接活塞开裂的问题。

　　（3）在凸肩处增加钢衬环，来降低铸铝活塞与活塞杆连接凸肩的比压。

　　从实践来看，2D12-100/8-I型空压机采用的铸铝活塞在使用中没有再出现以往的活塞故障，运行良好，大大提高了压缩机运行的可靠性。

　　2机身底座设计及基础施工的改进

　　2D12-100/8型空压机机身底座与地基通过固定式连接方式连接，这种连接方式有明显缺陷，见而改进型2D12-100/8-I空压机采用双支承板结构，就克服了固定式连接的不足。

　　连杆在曲轴的带动下而产生的往复直线运动，因种种原因而使一，二级连杆不能产生对称平衡的二力，这就会使机身产生往复直线运动趋势，而连接机身与地基的螺栓就会受到交变载荷的作用，且其螺纹部位又存在应力集中现象，在不断的弯曲和挤压作用下极易发生螺栓断裂事故。我公司新I号空压站3#和5#空压机就曾发生地脚螺栓断裂现象，对压缩机的安全运行带来极大隐患。而采用双支承板结构，支承板靠地脚螺栓固定在地基上，机身滑道螺栓紧固于支承板的T型槽中，从而保证了机身在受不平衡交变载荷时在气缸方向上有一定活动余量，减轻了对地脚螺栓的冲击。

　　3曲轴箱端盖与曲轴间密封的改进

　　2D12-100/8型空压机曲轴轴端采用双道毛毡密封。毛毡压在端盖梯形槽中。其结构简单，维护更换方便，但只适用于线速度小于5 m/s的地方。由电机转速n=500r/min，轴径D= 195mm，可知线速度v=Dn/60000=3.14×195×500/60000=5.1m/s，已接近速度临界，这样轴端漏油就不可避免，问题得不到彻底解决。

　　2D12-100/8-I压缩机采用外道毛毡内道唇形密封圈来实现密封。唇形密封圈与其他密封件不同之处在于它由耐油橡胶或皮革制成，具有回弹性极大的唇部，为增加密封效果，由一环形螺旋弹簧压在密封圈的唇部。由于唇口的特殊形状及其上箍紧弹簧的作用，可使唇对轴具有良好的追随补偿性能。

　　实践证明该种油封结构密封效果良好，2D12-100/ 8-I型空气压缩机投运后未发现严重漏油现象。

　　由于2D12-100/8型空气压缩机轴侧端盖采用剖分式而不同于改进型的整体式结构，因此对新I号空压站的7台2D12-100/8型空压机的改造建议采取里道毛毡更换为U形无骨架橡胶油封。该种密封有如下特点：（1）断面似U型，仅有弹簧而无骨架，可装填在梯形槽中使用；（2）适用于剖分机座；（3）宜用于温度在-25℃～80℃，线速度<7m/s条件下。

　　4单机冷却系统管网结构改进

　　根据热力学知识可知，压缩机的压缩过程愈接近等温压缩，其消耗的压缩功就越少，因此改善空气冷却器的换热性能，尽可能保证换热效果，使二级压缩过程尽量接近等温压缩，这对节约能源，保证设备安全运行意义重大。理论上讲，冷却不完善每增加3℃，则耗功增加1%. 2D12-100/8型空压机，冷却系统采用串并混联的结构形式，其冷却水分3路：（1）冷却水进水总管→中间冷却器→总排水管（2）冷却水进水总管→后冷却器→总排水管（3）冷却水进水总管→一级气缸水套→油冷却器→二级气缸→总排水管该冷却管路的不足在第3路。由于一级气缸交换后的冷却水已有较大温升，再用来冷却润滑油和二级气缸其效果肯定不理想。我公司新I号空压站1#～7#空压机改造前在夏季运行时这个问题异常突出，油温高达50℃以上，二级排气温度达160℃以上，多次出现报警，自动停车现象。

　　2D12-100/8-I空压机采用并联冷却形式代替原设计的串并混联冷却结构方式。该冷却路线分5路，由总进水管上水经各个冷却点以后，汇集于排水总管去冷却水塔循环利用。虽然单机冷却水量有所增加，但由于采用的是循环供水系统，上水能力可满足要求，因而不存在水资源浪费现象。实践证明，该种冷却形式效果较好，油温可控制在40℃以下，二级排气温度可控制在120℃左右，特别对二级气缸各零部件的运行情况有明显改善。我公司新I号空压站的1 #～7 #空气压缩机冷却系统改造也取得同样效果。

　　5结论

　　2D12-100/8型空气压缩机及其改进型作为大型动力设备，在我公司压缩空气供应方面占有主导地位，它的安全运行直接影响到我公司压缩空气的供应，影响着炼钢轧钢系统的正常生产，因此对在设计安装中存在的问题进行改进，降低其故障率，提高其运行可靠性就显得尤为重要。