【壓縮機網】1、引言
5#芳烴聯合裝置GB-302C氫氣增壓機，是一臺于1999年8月引進的，由德萊賽蘭公司生產的雙列兩級對稱平衡型往復壓縮機（型號：2HHEVL2）。壓縮機由一臺功率為1900kW，轉速為295r/min的電機來驅動。近年來由于裝置生產的需要，經常處于高負荷運行狀態中，壓縮機檢修質量的好壞給裝置的生產運行帶來很大的影響，為滿足生產裝置的需要，提高壓縮機的檢修質量顯得尤為重要。本文著重分析壓縮機活塞桿徑向跳動的影響因素及相應的解決辦法。
2、測量和調整活塞桿的跳動量
2.1 測量活塞桿的跳動量
（1）檢查各級活塞桿在活塞往復運動一次行程中，活塞桿的水平徑向跳動和垂直徑向跳動，以檢驗運動機構綜合檢修效果。測量垂直方向的跳動量：一個表盤被安裝在活塞桿頂部正12點的位置，并緊靠著承壓密封填料，盤的針頭必須垂直于活塞桿桿身。測水平方向的跳動量：表盤設置于活塞桿3點或9點位置緊靠于承壓密封填料，取決于“靠近度”盡可能靠近。
（2）活塞桿與十字頭的連接必須正確張緊，并且十字頭必須在下滑道上放平且貼合均勻。在下滑履和滑道之間，就其兩端，在6點鐘位置不應被插進間隙為0.04mm的距離，在下滑道四只角塞尺插進的間隙應該是均勻的。
（3）盤動壓縮機，直至活塞至機身端的行程止點。
（4）按下表盤的“捏手”，使表盤上指針在刻度盤面時轉一圈，使指針對準盤面上的零位標記。
（5）盤動壓縮機180°，使活塞從機身端移動至氣缸端，在這180°中的位移期間，所得的讀數，無論是正或負，即為總跳動量，把它記錄下來。
為了檢驗讀數的精確性，再盤動壓縮機180°（同方向一轉） 回到曲軸初始位置，盤上的指針應仍然為零，否則測量表應移正，并且測量步驟要重做。
百分表讀數為正，表示十字頭端位置的活塞桿相對的高出活塞；讀數為負，表示十字頭端位置的活塞桿相對的低于活塞（見表1）。
2.2 調整活塞桿的跳動量
（1） 活塞桿跳動量的檢測，應在水平和垂直方向分別進行，允許偏差為0.00015s，s為活塞行程（mm），GB302C壓縮機的行程為355.6mm，也就是說允許偏差0.053mm。活塞桿跳動量可通過調整板上的4個外六角螺釘來調整。s*先，安裝六角螺釘，然后采用液壓工具放松十字頭法蘭張緊螺母，六角螺釘調整并且重新檢驗跳動量。
（2）重新緊固十字頭法蘭張緊螺母，然后拆去調整板上的六角螺釘，保存以備后用。
3、影響活塞桿跳動量的因素
（1）氣缸上接管的應力超值，或氣缸支撐的變形，會使氣缸的中心線偏移；
（2）氣缸與接筒接合處有毛刺、凸邊，導致貼合面不良，引起氣缸中心線偏移；
（3）活塞支撐環或氣缸鏡面的過度磨損；
（4）十字頭與滑道之間的間隙超值，由于活塞桿和十字頭法蘭的重量，十字頭機身端離開下滑道上翹的程度加劇，十字頭端活塞桿軸線下移；
（5）活塞桿彎曲。
4、相應的解決方法
4.1 如何解決氣缸上接管應力超值，或氣缸支撐變形的問題
（1） 消除氣缸上接管應力，只需將管道斷開，在自然狀態下重新配管，由氣缸接管法蘭開始向外延伸，與系統連接。
（2） 彌補氣缸支撐變形，可通過在支撐管與氣缸接觸面加減墊片，調整氣缸的水平度。
4.2 如何解決氣缸與接筒接合處的毛刺、凸邊對于接合處少量的毛刺、凸邊，可通過銼刀、砂紙，用人工的方法進行修整（見表2、3）。
4.3 如何解決活塞支撐環或氣缸鏡面的過度磨損
（1）氣缸鏡面磨損的修復。壓縮機長期運行，由于缸套與支撐環、活塞環之間存在相對運動，產生磨損是必然的。事實證明，z*大磨損部位經常出現在氣閥孔附近，即z*外一道活塞環在止點時的位置。根據表1中對氣缸鏡面允許磨損量的要求，如果磨損量超標，或工作面出現明顯機械損傷（如軸向溝槽） 時，可采用鏜、磨或研磨的方法進行修理。氣缸經鏜孔后留有的研磨余量見表2。經鏜缸處理后的氣缸，內徑與原設計缸徑相比，其增大值不允許超過2%；減少的缸套壁厚量不允許超過原設計壁厚的1/12；增大的活塞力不允許超過原設計值的10%。鏜去的內缸尺寸在直徑上不超過2 mm時，仍可用原活塞和活塞環，否則需重新配置。
（2）檢查氣缸內徑，其z*大不柱度應符合表1要求，否則需進行鏜缸或更換缸套。
（3）活塞與氣缸的安裝間隙應符合廠家設計要求，如無設計值時，可參照下式計算：鑄鋁活塞為（0.16%～0.24%）D，鑄鐵活塞為（0.08%～0.12%）D。D為缸套內徑。GB302C的活塞是鑄鋁的，因此，按照（0.16%～0.24%）D計算，一級活塞與氣缸的安裝間隙為（1.0～1.49）mm；二級活塞與氣缸的安裝間隙為（0.63～0.94）mm。（注：一級缸內徑622.3mm，二級缸內徑393.7mm。）
（4）活塞和缸套內徑的極限間隙應符合廠家設計要求，如無設計值時，可參照表3的數據。當它們之間的間隙超出廠家要求或是表3的數值時，應更換缸套以滿足設計要求。
（5）支撐環過度磨損
可通過旋轉支撐環，改變支撐位置或更換支撐環加以解決。
4.4 如何解決十字頭與滑道之間的間隙超值問題
由于活塞桿和十字頭法蘭的重量，十字頭機身端離開下滑道上翹的程度加劇，十字頭端活塞桿軸線下移。為此，可通過加減滑履墊片或上下滑履更換位置來調整十字頭軸線。
（1）在下滑道受力的十字頭，應通過增加氣缸側下滑履墊片，將其軸線調高，比滑道軸線高0.03 mm的左右，以預先補償十字頭下滑履在運行過程中的磨損。
（2）對上滑道受力的十字頭，應通過增加曲軸側上滑履墊片，將其軸線調低，比滑道軸線低0.03 mm的左右，以預先補償十字頭上滑履在運行過程中的磨損。
4.5 如何解決活塞桿彎曲問題
（1）在往復運動過程中，活塞桿受氫氣中顆粒和填料等的摩擦，它不僅表面會磨損，而且還存在彎曲變形的可能，如果是活塞桿彎曲變形，則應先熱壓校直，然后磨削修整，再進行噴涂修復或更換活塞桿。
（2）GB302C活塞桿的材料是38CrMoAl，為了提高耐磨性，表面需氮化處理或鍍陶瓷以增加其硬度。
5、分析活塞桿徑向跳動量對壓縮機使用壽命的影響
5.1 活塞桿徑向跳動量對支撐環和缸套使用壽命的影響
活塞桿徑向跳動量的大小是衡量活塞與氣缸同軸度的重要指標。缸套內壁底部通過支撐環除了承受活塞和活塞桿的部分重量外，還要承受工作時活塞桿上的一個分力F1，F1的大小與角θ（活塞桿軸線與缸套軸線之間的夾角） 有關，根據公式F1=FSinθ得知，θ角越大，F1就越大，作用在缸套內壁上的力就越大，而支撐環與氣缸接觸的承壓面積卻越小，從而導致支撐環和缸套磨損加快，以及缸套偏磨情形，大大縮短了它們的使用壽命。因此，當活塞桿徑向跳動量超出允許范圍時，應及時調整。
5.2 活塞桿徑向跳動量對活塞環使用壽命的影響
安裝在活塞槽內的活塞環應活動自如，由于活塞環存在接口間隙，因此，具有一定的張力，用手往里按壓時，活塞環的外圓應全部埋入槽內，并且低于活塞表面0.5～1.0mm左右。活塞環在活塞槽中的側間隙S應符合廠家設計要求，如無設計值時，可按下列公式計算：S=0.01h+H9/d9，h為活塞環的寬度，z*大允許活塞環側隙參照表4。
見圖2，活塞環裝入氣缸后，活塞環的彈力使之產生一個對缸套內壁的預壓緊力。活塞通過往復運動對氣體做功，排氣一側壓力高，吸氣一側壓力低，從而在活塞環兩側產生壓差，活塞環端面被推向環槽壓力低的一側，阻止氣體沿環槽端面泄漏；作用在環內表面的氣體壓力高于作用在環外表面的氣體的壓力，在壓力差的作用下，活塞環外圓被擠向缸套內壁工作面，阻止了氣體沿氣缸壁面軸向泄漏。但是，當活塞桿徑向跳動量嚴重超標時，使得活塞環外表面與氣缸內壁，以及活塞環與活塞槽端面貼合面積變小，甚至活塞環在槽內卡澀，無法自由活動，導致氣體通過熱脹間隙時節流效果變差，容易產生內部串氣，從而使壓縮機排氣溫度變高，無法滿足工藝要求。
5.3 活塞桿徑向跳動量對填料和刮油環使用壽命的影響
各填料環端面以及填料環與填料盒端面的接觸應均勻，其接觸面積大于等于端面面積的70%；填料、刮油環與活塞桿的接觸均勻，且接觸面積大于等于該組環面積的70%。見圖3、4，組裝后，填料和刮油環在各自的腔體內應活動自如，隨著活塞桿的跳動而自動調整。但是，當活塞桿徑向跳動量嚴重超標時，由于填料環和刮油環在各自盒中的側隙不大，極易造成填料環和刮油環卡澀，在槽內不能自由浮動，其結果就是氫氣與潤滑油向外泄漏，活塞桿與填料和刮油環之間磨損加劇，壓縮機使用周期縮短。填料、密封環和刮油環的側隙應符合廠家設計要求，如無設計值時，可參照表5。
5.4 活塞桿徑向跳動量對十字頭滑履使用壽命的影響
正常條件下，受活塞桿和十字頭法蘭重量的作用，十字頭機身端離開下滑道上翹，十字頭端活塞桿軸線下移。當活塞桿徑向跳動量超標時，機身端十字頭上滑履以及活塞桿端下滑履磨損加劇，造成十字頭滑板與導軌的間隙變大，壓縮機運轉時，由于一、二級連桿中心線與曲軸中心線垂直方向所成的夾角不一致，導致曲軸受力不平衡，曲軸箱振動變大，嚴重時引起曲軸彎曲，主軸瓦、大頭瓦磨損加劇，進而縮短了壓縮機的使用壽命，因此，檢查及調整十字頭滑板與導軌之間的間隙，使之符合廠家設計要求（或參照表6）是非常重要的。GB302C十字頭（帶滑履） 外圓直徑φ533.4，十字頭滑道頂部冷態間隙0.53～0.66mm。
6、結語
從壓縮機的結構、受力分析以及工作原理我們可以發現，測量與調整活塞桿徑向跳動在壓縮機檢修過程中是極其重要的，它是衡量檢修質量好壞的一個重要指標。當然，在調整活塞桿徑向跳動時，一定要慎重，不要輕易改變十字頭滑道與氣缸的原始中心位置，因為，壓縮機出廠前都校驗過，并且通過機加工來保證的。況且，正常的活塞桿徑向跳動是由十字頭、活塞運行間隙和正常的活塞桿下垂共同決定的，不要認為活塞桿垂直方向跳動值不為零，是由于氣缸與十字頭滑道未對中的緣故。常用的調整方法有以下3種：
（1）十字頭滑道頂部間隙超標，可通過加減滑履墊片或上下滑履更換位置來調整十字頭軸線。
（2）通過測量氣缸內徑和圓柱度，確定缸套是否需要修復或更換。如果缸套已磨損，但精度在允許范圍內，可適當增加支撐環的厚度來調整活塞的軸線。
（3）活塞桿正常下垂，可以通過十字頭調整板上的4個外六角螺釘來調整活塞桿的軸線。
參考文獻
【壓縮機網】1、引言
5#芳烴聯合裝置GB-302C氫氣增壓機，是一臺于1999年8月引進的，由德萊賽蘭公司生產的雙列兩級對稱平衡型往復壓縮機（型號：2HHEVL2）。壓縮機由一臺功率為1900kW，轉速為295r/min的電機來驅動。近年來由于裝置生產的需要，經常處于高負荷運行狀態中，壓縮機檢修質量的好壞給裝置的生產運行帶來很大的影響，為滿足生產裝置的需要，提高壓縮機的檢修質量顯得尤為重要。本文著重分析壓縮機活塞桿徑向跳動的影響因素及相應的解決辦法。
2、測量和調整活塞桿的跳動量
2.1 測量活塞桿的跳動量
（1）檢查各級活塞桿在活塞往復運動一次行程中，活塞桿的水平徑向跳動和垂直徑向跳動，以檢驗運動機構綜合檢修效果。測量垂直方向的跳動量：一個表盤被安裝在活塞桿頂部正12點的位置，并緊靠著承壓密封填料，盤的針頭必須垂直于活塞桿桿身。測水平方向的跳動量：表盤設置于活塞桿3點或9點位置緊靠于承壓密封填料，取決于“靠近度”盡可能靠近。
（2）活塞桿與十字頭的連接必須正確張緊，并且十字頭必須在下滑道上放平且貼合均勻。在下滑履和滑道之間，就其兩端，在6點鐘位置不應被插進間隙為0.04mm的距離，在下滑道四只角塞尺插進的間隙應該是均勻的。
（3）盤動壓縮機，直至活塞至機身端的行程止點。
（4）按下表盤的“捏手”，使表盤上指針在刻度盤面時轉一圈，使指針對準盤面上的零位標記。
（5）盤動壓縮機180°，使活塞從機身端移動至氣缸端，在這180°中的位移期間，所得的讀數，無論是正或負，即為總跳動量，把它記錄下來。
為了檢驗讀數的精確性，再盤動壓縮機180°（同方向一轉） 回到曲軸初始位置，盤上的指針應仍然為零，否則測量表應移正，并且測量步驟要重做。
百分表讀數為正，表示十字頭端位置的活塞桿相對的高出活塞；讀數為負，表示十字頭端位置的活塞桿相對的低于活塞（見表1）。
2.2 調整活塞桿的跳動量
（1） 活塞桿跳動量的檢測，應在水平和垂直方向分別進行，允許偏差為0.00015s，s為活塞行程（mm），GB302C壓縮機的行程為355.6mm，也就是說允許偏差0.053mm。活塞桿跳動量可通過調整板上的4個外六角螺釘來調整。s*先，安裝六角螺釘，然后采用液壓工具放松十字頭法蘭張緊螺母，六角螺釘調整并且重新檢驗跳動量。
（2）重新緊固十字頭法蘭張緊螺母，然后拆去調整板上的六角螺釘，保存以備后用。
3、影響活塞桿跳動量的因素
（1）氣缸上接管的應力超值，或氣缸支撐的變形，會使氣缸的中心線偏移；
（2）氣缸與接筒接合處有毛刺、凸邊，導致貼合面不良，引起氣缸中心線偏移；
（3）活塞支撐環或氣缸鏡面的過度磨損；
（4）十字頭與滑道之間的間隙超值，由于活塞桿和十字頭法蘭的重量，十字頭機身端離開下滑道上翹的程度加劇，十字頭端活塞桿軸線下移；
（5）活塞桿彎曲。
4、相應的解決方法
4.1 如何解決氣缸上接管應力超值，或氣缸支撐變形的問題
（1） 消除氣缸上接管應力，只需將管道斷開，在自然狀態下重新配管，由氣缸接管法蘭開始向外延伸，與系統連接。
（2） 彌補氣缸支撐變形，可通過在支撐管與氣缸接觸面加減墊片，調整氣缸的水平度。
4.2 如何解決氣缸與接筒接合處的毛刺、凸邊對于接合處少量的毛刺、凸邊，可通過銼刀、砂紙，用人工的方法進行修整（見表2、3）。
4.3 如何解決活塞支撐環或氣缸鏡面的過度磨損
（1）氣缸鏡面磨損的修復。壓縮機長期運行，由于缸套與支撐環、活塞環之間存在相對運動，產生磨損是必然的。事實證明，z*大磨損部位經常出現在氣閥孔附近，即z*外一道活塞環在止點時的位置。根據表1中對氣缸鏡面允許磨損量的要求，如果磨損量超標，或工作面出現明顯機械損傷（如軸向溝槽） 時，可采用鏜、磨或研磨的方法進行修理。氣缸經鏜孔后留有的研磨余量見表2。經鏜缸處理后的氣缸，內徑與原設計缸徑相比，其增大值不允許超過2%；減少的缸套壁厚量不允許超過原設計壁厚的1/12；增大的活塞力不允許超過原設計值的10%。鏜去的內缸尺寸在直徑上不超過2 mm時，仍可用原活塞和活塞環，否則需重新配置。
（2）檢查氣缸內徑，其z*大不柱度應符合表1要求，否則需進行鏜缸或更換缸套。
（3）活塞與氣缸的安裝間隙應符合廠家設計要求，如無設計值時，可參照下式計算：鑄鋁活塞為（0.16%～0.24%）D，鑄鐵活塞為（0.08%～0.12%）D。D為缸套內徑。GB302C的活塞是鑄鋁的，因此，按照（0.16%～0.24%）D計算，一級活塞與氣缸的安裝間隙為（1.0～1.49）mm；二級活塞與氣缸的安裝間隙為（0.63～0.94）mm。（注：一級缸內徑622.3mm，二級缸內徑393.7mm。）
（4）活塞和缸套內徑的極限間隙應符合廠家設計要求，如無設計值時，可參照表3的數據。當它們之間的間隙超出廠家要求或是表3的數值時，應更換缸套以滿足設計要求。
（5）支撐環過度磨損
可通過旋轉支撐環，改變支撐位置或更換支撐環加以解決。
4.4 如何解決十字頭與滑道之間的間隙超值問題
由于活塞桿和十字頭法蘭的重量，十字頭機身端離開下滑道上翹的程度加劇，十字頭端活塞桿軸線下移。為此，可通過加減滑履墊片或上下滑履更換位置來調整十字頭軸線。
（1）在下滑道受力的十字頭，應通過增加氣缸側下滑履墊片，將其軸線調高，比滑道軸線高0.03 mm的左右，以預先補償十字頭下滑履在運行過程中的磨損。
（2）對上滑道受力的十字頭，應通過增加曲軸側上滑履墊片，將其軸線調低，比滑道軸線低0.03 mm的左右，以預先補償十字頭上滑履在運行過程中的磨損。
4.5 如何解決活塞桿彎曲問題
（1）在往復運動過程中，活塞桿受氫氣中顆粒和填料等的摩擦，它不僅表面會磨損，而且還存在彎曲變形的可能，如果是活塞桿彎曲變形，則應先熱壓校直，然后磨削修整，再進行噴涂修復或更換活塞桿。
（2）GB302C活塞桿的材料是38CrMoAl，為了提高耐磨性，表面需氮化處理或鍍陶瓷以增加其硬度。
5、分析活塞桿徑向跳動量對壓縮機使用壽命的影響
5.1 活塞桿徑向跳動量對支撐環和缸套使用壽命的影響
活塞桿徑向跳動量的大小是衡量活塞與氣缸同軸度的重要指標。缸套內壁底部通過支撐環除了承受活塞和活塞桿的部分重量外，還要承受工作時活塞桿上的一個分力F1，F1的大小與角θ（活塞桿軸線與缸套軸線之間的夾角） 有關，根據公式F1=FSinθ得知，θ角越大，F1就越大，作用在缸套內壁上的力就越大，而支撐環與氣缸接觸的承壓面積卻越小，從而導致支撐環和缸套磨損加快，以及缸套偏磨情形，大大縮短了它們的使用壽命。因此，當活塞桿徑向跳動量超出允許范圍時，應及時調整。
5.2 活塞桿徑向跳動量對活塞環使用壽命的影響
安裝在活塞槽內的活塞環應活動自如，由于活塞環存在接口間隙，因此，具有一定的張力，用手往里按壓時，活塞環的外圓應全部埋入槽內，并且低于活塞表面0.5～1.0mm左右。活塞環在活塞槽中的側間隙S應符合廠家設計要求，如無設計值時，可按下列公式計算：S=0.01h+H9/d9，h為活塞環的寬度，z*大允許活塞環側隙參照表4。
見圖2，活塞環裝入氣缸后，活塞環的彈力使之產生一個對缸套內壁的預壓緊力。活塞通過往復運動對氣體做功，排氣一側壓力高，吸氣一側壓力低，從而在活塞環兩側產生壓差，活塞環端面被推向環槽壓力低的一側，阻止氣體沿環槽端面泄漏；作用在環內表面的氣體壓力高于作用在環外表面的氣體的壓力，在壓力差的作用下，活塞環外圓被擠向缸套內壁工作面，阻止了氣體沿氣缸壁面軸向泄漏。但是，當活塞桿徑向跳動量嚴重超標時，使得活塞環外表面與氣缸內壁，以及活塞環與活塞槽端面貼合面積變小，甚至活塞環在槽內卡澀，無法自由活動，導致氣體通過熱脹間隙時節流效果變差，容易產生內部串氣，從而使壓縮機排氣溫度變高，無法滿足工藝要求。
5.3 活塞桿徑向跳動量對填料和刮油環使用壽命的影響
各填料環端面以及填料環與填料盒端面的接觸應均勻，其接觸面積大于等于端面面積的70%；填料、刮油環與活塞桿的接觸均勻，且接觸面積大于等于該組環面積的70%。見圖3、4，組裝后，填料和刮油環在各自的腔體內應活動自如，隨著活塞桿的跳動而自動調整。但是，當活塞桿徑向跳動量嚴重超標時，由于填料環和刮油環在各自盒中的側隙不大，極易造成填料環和刮油環卡澀，在槽內不能自由浮動，其結果就是氫氣與潤滑油向外泄漏，活塞桿與填料和刮油環之間磨損加劇，壓縮機使用周期縮短。填料、密封環和刮油環的側隙應符合廠家設計要求，如無設計值時，可參照表5。
5.4 活塞桿徑向跳動量對十字頭滑履使用壽命的影響
正常條件下，受活塞桿和十字頭法蘭重量的作用，十字頭機身端離開下滑道上翹，十字頭端活塞桿軸線下移。當活塞桿徑向跳動量超標時，機身端十字頭上滑履以及活塞桿端下滑履磨損加劇，造成十字頭滑板與導軌的間隙變大，壓縮機運轉時，由于一、二級連桿中心線與曲軸中心線垂直方向所成的夾角不一致，導致曲軸受力不平衡，曲軸箱振動變大，嚴重時引起曲軸彎曲，主軸瓦、大頭瓦磨損加劇，進而縮短了壓縮機的使用壽命，因此，檢查及調整十字頭滑板與導軌之間的間隙，使之符合廠家設計要求（或參照表6）是非常重要的。GB302C十字頭（帶滑履） 外圓直徑φ533.4，十字頭滑道頂部冷態間隙0.53～0.66mm。
6、結語
從壓縮機的結構、受力分析以及工作原理我們可以發現，測量與調整活塞桿徑向跳動在壓縮機檢修過程中是極其重要的，它是衡量檢修質量好壞的一個重要指標。當然，在調整活塞桿徑向跳動時，一定要慎重，不要輕易改變十字頭滑道與氣缸的原始中心位置，因為，壓縮機出廠前都校驗過，并且通過機加工來保證的。況且，正常的活塞桿徑向跳動是由十字頭、活塞運行間隙和正常的活塞桿下垂共同決定的，不要認為活塞桿垂直方向跳動值不為零，是由于氣缸與十字頭滑道未對中的緣故。常用的調整方法有以下3種：
（1）十字頭滑道頂部間隙超標，可通過加減滑履墊片或上下滑履更換位置來調整十字頭軸線。
（2）通過測量氣缸內徑和圓柱度，確定缸套是否需要修復或更換。如果缸套已磨損，但精度在允許范圍內，可適當增加支撐環的厚度來調整活塞的軸線。
（3）活塞桿正常下垂，可以通過十字頭調整板上的4個外六角螺釘來調整活塞桿的軸線。
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