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摘要：往复式压缩机属于容积式压缩机，通过活塞在气缸内的往复运动来改变气体容积，进而使气体获得需要的压力能，它具有体积大、价格低、安装困难、零部件多、气流有脉动性等特点，本文从往复式压缩机的设计、安装、保养、故障判断、维修、运行全方位介绍往复式压缩机的常见问题及处理方法。
关键词：往复式压缩机；问题；处理方法；压缩机安装；压缩机选型；
往复式压缩机在工艺中担当非常重要的提升压力的作用，但是因为他的工作过程过于复杂，所以往复式压缩机的易损件比较多、另外工况的波动和偏离、选型不当都会导致压缩机的故障率增加，本文结合本人亲历多次维修经验，从压缩机硬件组成的各个维度在选型、安装、维修等方面进行介绍，分享予大家。
1.气缸：气缸的布置有多种情况，曲柄拐角等于180°的情况，分为立式和卧式，立式的优点是活塞、填料工作面不受力，磨损小且均匀，机器小，缺点是气阀布置紧凑困难，维修难度大；卧式结构简单，缺点是惯性力不平衡，转数受限，进而电机、机身尺寸大、切向力不均匀；曲柄拐角不等于180°的情况包括对置型（气缸对称分布）、角度式（按气缸中心线夹角分W型、V型、L型、扇形），不同类型受力特点不一样。气缸材质：铸铁具有良好的铸造性能；铸钢则差但强度高；稀土球磨铸铁兼具二者优点；通过锻造制造的气缸可塑性则更差。再有为了保证活塞对气缸工作面的可靠密封，须将气缸工作面精细加工，非工作面为了便于安装取大直径或锥面。由于活塞在止点位置速度为零，压缩端第一道活塞环比压大，所以此处磨损最大，所以可选此点作为维修监测点。气缸工作面擦伤、拉毛、磨损或水套有裂纹，椭圆度大于0.5mm或伤痕深度大于0.5mm时，就应进行镗缸，镗缸后内径增加量不大于原来的2%且不大于2mm，如果伤痕轻微，可用半圆形油石沿缸壁圆周方向研磨直到用手摸感觉不到为止。水套有裂纹可用金属修补剂、冷焊、涂油灰、金属喷镀方法修理，修理后要进行水压试验，注意气缸裂纹无法修理。
2.运动机构：无十字头和带十字头。无十字头效率低，易磨损填料、刮油环，但可减少润滑点且结构简单，可用于立式、W型、V型、扇形的小功率范围，有十字头则可有效减少活塞和填料的径向力。十字头：直径的选取主要受到本身质量和连杆摆动给与空间的影响，可以查表获得，十字头的长度取直径的0.8-1.1倍，十字头滑履宽度取直径的0.5-0.65倍，滑履表面浇有巴氏合金时，巴氏合金厚度为4-5毫米，十字头滑履与机体滑道的间隙取直径的0.0007-0.0008倍，十字头安装前要试安装，对于卧式压缩机，用塞尺测量十字头上面与上滑履之间的间隙，用红丹粉均匀涂抹十字头，手动反复滑动十字头两个来回，取下十字头查看红丹粉脱落情况，金属光泽亮面的点为高点，需要用刮刀手工找平，手法为八字法，然后反复以上步骤直至全部呈现金属光泽的亮面。
3.电动机：启动电流大，力矩小，一般带软启动或变频器，转速逐步升高，并可以监测定子和轴承温度来联锁机组开停车或设定报警值，注意室外、朝阳的电机设置温度上限、上上限时要考虑夏季、西晒等最高环境温度对驱动机的影响。电机转数计算时，首先要确定活塞的平均速度（4m/s左右）和行程（与排气量正相关，行程越大活塞力越大），最后通过以下公式①确定转数：
式中 N——转数（转/分）
v——活塞平均速度（米/秒）
L——活塞行程（米）
4.飞轮的选择：压缩机曲轴旋转角速度变化大，振动加大且电机电流脉动和电压波动，飞轮的设置意义就在于此。依据允许变化的角速度值去确定飞轮矩，飞轮有两个重要参数，一个是飞轮的内径和键槽尺寸，也就是飞轮和曲轴的过盈配合越紧越好，但考虑飞轮一般比较厚、内径比较深，配合过紧会造成安装困难，所以要合理选择配合公差，根据经验，深度200mm左右的内孔可选择过盈值不超过0.02mm才能热装好，对于外径较大的飞轮，热装时要使用多个焊枪同时升温，注意外径也要升温，否则内孔会向内膨胀导致内径变小，安装后自然冷却。飞轮配合不好会导致飞轮脖发热，加快磨损。另一个重要的参数是飞轮的动平衡，动平衡不好可以通过加减局部圆周尺寸进行修理。
5.填料：密封元件内表面与活塞杆间的径向间隙，是影响气体泄漏率的主要因素，但间隙过小、压缩力过大也会造成活塞杆发热，另外填料的安装水平、气体的粘度也会影响泄漏率。
由于油的粘度比气体粘度大，故填料注油有益于减少填料泄漏率。密封圈内径有平面和锥形两种，整环可由两瓣、三瓣和多瓣组成，瓣与瓣之间为单向斜口，由于它对活塞杆的比压是不均匀的，因此内圆磨损不均匀，且在相邻两瓣接口处不可避免的留有缝隙，无法阻挡气体的泄漏。为了改善此种情况，已经普遍在外圈T型槽加弹簧以弥补密封圈内径的磨损，同样为了缩短密封圈的自紧密封过程，在密封圈前设置轴向推力弹簧，弹簧与密封圈之间有一块环形隔圈，隔圈不与于活塞杆接触，填料安装前最好试压，如果不具备条件，要彻底解体每层填料箱和密封环，对于填料箱密封面最好采用手工研磨的方法依次用150#、300#、2000#砂纸辅以研磨膏或研磨粉，研磨手法多采用8字法，研磨后用煤油或清洗剂清洗干净，清洗后的填料依次摆好，用干净抹布垫好盖好，安装前戴好布手套，将组装好的活塞、活塞环、活塞杆整体从打开的端盖侧整体推入气缸，活塞环开口要对称安装于活塞体上，推入过程中注意手托活塞体的位置，避免活塞体和气缸缝隙夹手。将活塞杆露出填料安装口尽量短后，取下导向套，涂抹锂基脂润滑油，将待装填料分段内径同样涂油后缓慢推入安装，如此反复直至全部填料分段安装后将填料整体固定螺母紧固。
6.活塞环：活塞环上有开口，在自由状态下，其直径大于气缸的直径，因此活塞环装入气缸时，由于材料本身的弹性，产生一个对气缸壁的预压力，活塞环装入活塞中与槽壁要留有间隙，压缩机工作时，活塞环在其前压力P1与后压力P2的压力差作用下，被推向一侧，从而密封了活塞槽立面，另外作用在活塞环内径的压力约等于P1，大于作用在外径的压力，将环压向气缸镜面，从而实现密封。压力端第一道环的压差最大，越往后压差越小，密封效果越差，因此环不是越多越好，反而会加大气缸的磨损。
7.连杆：由大头、小头、杆体三部分组成，杆体截面有圆形、环形、矩形、工字型等，圆形杆体制造、维修最为方便，但同强度下质量最大，用于低速。工字型同强度下质量最小。小头轴承目前基本普遍采用磷青铜轴套，大头有采用轴承和轴瓦形式，轴承为闭式，必须从曲轴特定端进入，采用轴瓦的大头为开式，用螺栓紧固后采用防松销。此种情况对螺栓紧固力矩和紧固后曲颈与轴瓦的间隙是有严格要求的。连杆的长度与曲颈的直径成正比。
8.联轴器：压缩机与驱动机的连接，一般分为：同轴直连、有速比的皮带连接、联轴器连接。皮带由于会有火花，就算采用V型皮带效果也不是很好，而且皮带会松脱，危化品企业严禁使用。对于中小型压缩机，多采用弹性与半弹性联轴器，联轴器通过弹性圆柱销螺栓，目前出现一种均匀布置多个绷带可以大幅度抵消联轴器找正不好造成的后续问题。联轴器偏移不外乎出现以下2 种情况：（1）联轴器端面张口方向与中心偏移方向相反（上张口时中心低，下张口时中心高，左张口时中心偏右，右张口时中心偏左）；（2）联轴器端面张口方向与中心偏移方向相同，（与（1）描述相反），大家学过相似三角形中对应边长的比值相同的原理，可以计算调整量。
9.曲轴：曲轴由两个主轴承托住，压缩机安装后试车，如果各点振动值、压力值、温度都合格，且没有异响，但是飞轮靠近机体侧发热，说明曲轴受到剪切力，此种情况压缩机多不会运行超过一周，会造成很多后果，如：电机跑偏、十字头销切断、严重可能导致曲轴被剪断，这种情况多是由于主轴承不同心造成，是由于主轴承不合格、机体轴承盒磨损、机体两个轴承盒不同心导致的，需要更换轴承或修复机体。曲轴安装后安装主油泵，计算好主油泵、曲轴轴间、轴承压盖凸台、轴承盒凹槽等部位尺寸，确保曲轴安装后在轴向有自由运动的间隙，此间隙可以通过轴承压盖垫片厚度和轴承压盖螺栓紧固力度借助百分表进行调整。曲颈椭圆度和锥形度磨损不大，可用手锉和细砂纸修理，或上车床、磨床修理，若有深度大于0.1mm的刮痕，必须车削后光磨；曲径浅表轴向裂纹可打磨消除，径向裂纹和深度轴向裂纹无法修理；
较小的弯曲和扭转变形可用车削研磨方法修理，较大则需要校正。
键槽磨损宽度小于5%时，用机加工方法修理，否则需要补焊后机加工。不建议重新插键槽，对曲轴损伤过大。
10.机体：渗漏时，可采用开孔套丝再用丝堵堵住；在紫铜板开孔机体开孔套丝，二者用螺栓把紧，中间用铅油密封；在将机体加工燕尾槽将特制椭圆形盲板嵌入砸平。
参考文献：
[1]通用机械研究所、西安交大会同上海压缩机厂、天津空压机厂、北京第一通用机械厂、西安压缩机厂等19个单位编制的《活塞压缩机设计》
作者简介：
李建军，男，汉，籍贯：天津市滨海新区塘沽区；学历：本科；职称：机械工程师；单位：天津渤化澳佳永利化工有限责任公司；研究方向：化工机械、设备管理、安全、消防。