故障分析ｊ Ｍｆｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｌ ５０ Ｍ Ｐａ注气压缩机末级活塞环损坏原因分析 及解决措施 向超，何伟 （中油济柴成都压缩机厂，四川成都６１０１００） 【摘要】：分析了５０ＭＰａｉｉ气压缩机末级活塞环损坏的原因，成功解决了５０ＭＰａ￣Ｚ气压缩机末级活塞环损坏问题。 【关键词】：注气压缩机；活塞环 中图分类号：ＴＨ４５ 文献标志码：Ｂ ． 文章编号：１００６—２９７１（２０１７）０１—００５５—０２ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｄａｍａｇｅ Ｒｅａｓｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｉｓｔｏｎ Ｒｉｎｇ ａｔ Ｌａｓｔ Ｓｔａｇｅ ｏｆ ５ＯＭＰａ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｇａｓ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ＸＩＡＧＮ Ｃｈａｏ，ＨＥ Ｗｅｉ （Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｊｉｅｈａｉ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｓｔａｇｅ ｐｉｓｔｏｎ ｒｉｎｇ ｏｆ ５０ＭＰａ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｇａｓ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ａｎｄ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｓｔｏｎ ｒｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｓｏｌｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｇａｓ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｐｉｓｔｏｎ ｒｉｎｇ １引言 ５０ ＭＰａ注气压缩机是成都压缩机厂为油田三 次采油开发的关键装备，该压缩机为４Ｙ￣］６缸、４级 压缩的对称平衡型往复压缩机。 常振动。检查了吸气压力、级间管路、进排气阀、 冷却情况及工作温度均无问题，拆解气缸，抽出 活塞，一、二、三级活塞环良好。发现四级（末 级）活塞环均冷流损坏，见图１。 该活塞环由Ｃ—Ｐ—Ｉ公司提供，为普通的矩形斜 ２主要性能参数，见表１ 表１ 进气压力ＭＰａ（Ｇ） 排气压力ＭＰａ（Ｇ） 排气量ｘ １０４Ｎｍ３／ｄ 切口环，见图２。 材料为ＣＰＩ１９２，抗压强度２５ ＭＰａ，实测常温 下的端面间隙为０．１ ｍｉｌｌ。 １．６～１＿８ ４０～５０ ４．７—５．４ 转速ｒ／ｍｉｎ 电机功率ｋＷ １ ４９０ ３５５ ３故障描述 ５０ ＭＰａ注气压缩机在厂内进行出厂试验时出 现末级排气压力达不到规定值，只有２０ ＭＰａ左右， 而二、三级排气压力超过规定值，且机组伴有异 收稿日期：２０１６—０８—０４ 图１ 冷流损坏的活塞环 麓２０１７年０ｌ期（总第２６１期） ：故障分析 ｜ ｄｔ Ａ ｒｔｆ ｘ 图２损坏活塞环结构 图３活塞环工作原理图 ４原因分析 活塞环是依靠节流与阻塞作用来密封气缸与 活塞之问的间隙，防止气体从压缩容积的一侧泄 漏向另一侧，其工作原理如图３所示。 当气体通过活塞环时，压力自Ｐ。降至ｐ，，由于 环与环槽间的端面间隙，环紧靠在压力低的一侧， 同时活塞环的内缘表面，即背间隙处有一背压ｐ 作 用，而沿活塞环外缘表面作用的气体力是变化的， 从ｐ 减小到ｐ。，其平均近似值等于（ｐ。 ）／２。这 样就在活塞环半径方向上产生了一个压力差Ａｐ＝ ｐ２－－（ｐ 。）／２，这个压力差使活塞环紧贴在缸壁上 起到密封作用。同理，在轴向也有一个压力差Ｐ 一 Ｐ，，把活塞环紧压在环槽端面上起密封作用。 ５０ ＭＰａ注气压缩机末级活塞面端总的压差达 到４１ ＭＰａ，而通过实验测定共端面间隙在工作温 度下只有０．０４ ｍｍ，这不仅影响活塞环背压的建 立，而又极容易卡死在环槽中。在高的压差作用 下，活塞环变软，强度下降，加上太小的间隙， 活塞环很快冷流损坏（运行时间不足４ ｈ） ５６ 鸶 ！ ５解决措施 （１）选择抗压强度达Ｎ５ｏ ＭＰａ的材质； （２）增大环的端面间隙，使环在工作状态下 满足０．１～０．１５ ｍｍ的间隙要求； （３）改进环的结构，如图４所示。 该结构能起到减荷作用，减小作用在环上的 气体压力，是高压差下较理想的结构型式。 图４改进后的活塞环 ６实施效果 将改进的活塞环装机试验，按试验要求结束 后，拆缸抽出活塞，活塞环完好如初。 机组投入现场运行达６０００ ｈｉ２：上，末级活塞环 也无损坏现象。 ７结论 通过对５０ ＭＰａ注气压缩机末级活塞环损坏的 原因分析和解决措施，攻克高速高压活塞压缩机 的又一难关，也为高压差下活塞环的设计和使用 提供了参考。 参考文献： ［１】汪怀远，冯新，陆小华．无油润滑压缩机活塞环寿命预测 方法［Ｊ］．压缩机技术，２００６，（２）． ［２】朱圣东，邓建，吴家声．无油润滑压缩机［Ｍ］．北京：机械工 业出版社，２０００，１２． ［３】钱续程．活塞压缩机气缸环设计实践与探讨［Ｊ］．压缩机技 术，２０１３。（５）． 作者简介ｉ向超（１９８２一），男，工程师，本科，毕业于西南大学工程技 术学院机械设计制造及自动化专业，现在中油济柴成都压缩机厂从 事压缩机装配管理工作。Ｅ－ｍａｉｌ：２２４１ ７９５９２＠ｑｑ．ｔｏｍ ２０１７年０１期（总第２６１期）