往复压缩机反向角的影响因素及措施分析.docx

往复压缩机曲轴运转一周的过程中，活塞杆受到周期性的拉力或压力的作用。活塞杆受到拉力作用时，十字头销压在连杆小头衬套的外侧，润滑油则进入内侧间隙以润滑、冷却衬套并带走热量。而活塞杆受到压力作用时，润滑油进入外侧间隙。所谓反向角，即是指压缩机曲轴每一转中活塞杆负荷持续时长较小的受力方向所占的曲轴转角值。如图所示，若反向角过小，十字头销将基本只压在小头衬套的一侧，此侧衬套得不到充分润滑、冷却，最终可导致小头轴瓦超温而烧研。因此，为保证润滑油充分地润滑、冷却小头轴瓦的 两侧，需保证往复压缩机具备较大的反向角。一、反向角小于180的原因因活塞杆的存在导致压缩机气缸轴侧的工作面积小于盖侧，以及气缸两侧的余隙容积各不相同，因此压缩机的气缸两侧并不是完全的“结构对称性”。另外，因为生产制造精度的原因，气缸两侧的吸、排气压力也无法完全相同，以及压缩机运行过程中有可能产生的气阀漏气、活塞环串气等故障破坏气缸两侧的“状态对称性”。由于活塞杆受力对称平衡的破坏，导致反向角均小于180；活塞杆受力的不对称性越大，反向角越小。二、影响反向角的因素之一：设计因素（1）气缸轴侧与盖侧面积比气缸轴侧与盖侧面积越接近，气缸两侧的“结构对称性”越好，则往复压缩机反向角越大。因此，在设计选型阶段，应避免活塞杆直径与气缸直径比过大的情况；即对于多级压缩机，应尽量避免选用末级多缸型式。另外，随材料和加工水平的提升，可在满足活塞杆强度的前提下，尽量减小活塞杆直径。（2）往复件质量往复件质量越小，末级气缸反向角越大，而前级气缸反向角影响不大。综上所述，由于压缩机末级气缸的“结构对称性”较低，随着往复件质量越大，“受力不对称性” 被“放大”，导致反向角进一步降低。因此，在压缩机设计阶段，在满足力、力矩平衡的前提下，应尽量减轻往复件质量，例如采用铝制中空活塞。三、影响反向角的因素之二：工艺参数因素压比越大，末级气缸反向角越大，而前级气缸反向角影响不大。因此在压缩机运行阶段，若级间压力发生变化，尤其是末级气缸压比降低的情况下，应采取措施避免反向角过低。四、影响反向角的因素之三：泄漏故障因素无论哪级气缸，气缸盖侧排气阀泄漏将导致盖侧始终处于排气压力状态，加剧了受力不对称性，此种情况下反向角为零。另外，对于一二级气缸，由于原本“结构对称性”较高，其余气阀泄漏都将导致“受力对称性”劣化，因而反向角降低。然而对于末级气缸，原本“结构对称性”较差，而“盖侧吸气阀泄漏”、“轴侧排气阀泄漏”正好弥补了轴侧面积小的问题，使得气缸盖侧和轴侧更加趋于“受力对称”，反向角比正常状态有较大提升。受此启发，若必需选用某些特殊机型、但却没有理想的设备类型时，其末级气缸可采用轴侧单作用工作方式以实现合格的反向角。五、影响反向角的因素之四：流量调节因素采用卸荷器流量调节系统，严格按照厂家API数据表中的要求进行操作，加载负荷时一般先加载轴侧气缸再加载盖侧气缸。若采用无级流量调节系统对压缩机进行小流量调节时，应提前核算对应流量下的反向角数值。若调节状态下反向角数值过小，应提高压缩机的流量负荷并搭配旁路调节的方式实现流量调节。