H-198/13.7型活塞壓縮機(jī)存在一級排氣溫度高、機(jī)組振動(dòng)大、一級活塞的強(qiáng)度和剛度不足等問題。通過改造一級活塞組件、二級缸蓋和一級活塞的結(jié)構(gòu)形式，降低一級排氣溫度，減小機(jī)組振動(dòng)，提高一級活塞的強(qiáng)度和剛度等措施，機(jī)組的整機(jī)性能得到大大改善、提高了運(yùn)行可靠性、改造獲得成功。

新鋼釩于2006年6月安裝設(shè)用了兩臺H-198/13.7型活塞壓縮機(jī)。該機(jī)型為上海壓縮機(jī)有限公司1996年的產(chǎn)品，機(jī)組為H形回列對置往復(fù)活塞3級空氣壓縮機(jī)，傳動(dòng)軸為三段式，電動(dòng)機(jī)功率1250kW，設(shè)計(jì)軸功率1248kW，排氣壓力1.37MPa（表壓），設(shè)計(jì)排氣量198m3/min（大氣常態(tài)吸入，溫度30℃，絕對壓力0.0863MPa），各級氣缸直徑分別為830mm、650mm、420mm，活塞行程280mm，主軸轉(zhuǎn)速428r/min。由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平有限，機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了較多的問題，特別是一級排氣溫度達(dá)到190℃（進(jìn)氣35℃）時(shí)，盡管采取了定期清洗氣缸冷卻水套和氣體冷卻器等措施，但未能消除壓縮機(jī)超溫現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，必須通過更改機(jī)組的結(jié)構(gòu)參數(shù)才能解決此問題。新鋼釩與上海壓縮機(jī)有限公司進(jìn)行了多次技術(shù)交流，提出并實(shí)施了改造方案。經(jīng)改造，機(jī)組運(yùn)行正常，取得良好效果。H-198/13.7型活塞壓縮機(jī)傳動(dòng)示意圖如圖11-18所示。

1.機(jī)組存在的問題

（1）一級排氣溫度高機(jī)組運(yùn)行過程中，各級排氣壓力分別為0.25MPa、0.59MPa、0.9MPa，各級排氣溫度分別為170~190℃、125℃、95℃。一級氣缸排氣溫度超過了相關(guān)規(guī)范要求，機(jī)組氣缸潤滑狀況惡化，氣閥積炭嚴(yán)重，氣閥彈簧、閥片、密封面等極易損壞，氣閥的清洗周期在500h以下，活塞環(huán)、支撐環(huán)（采用填充聚四氟乙烯材質(zhì)）磨損嚴(yán)重，使用壽命短，檢修頻繁。分析其原因，主要有以下方面：

①該機(jī)組實(shí)際排氣量比當(dāng)初的設(shè)計(jì)軟件計(jì)算值大，達(dá)到207.7m'/mi血，這就造成了級間冷卻器冷卻面積偏小。加上一級排氣溫度超高，使一級冷卻器出口的溫度（高于45℃）未能得到有效的降低，從而減小了二級氣缸的吸氣能力。

②二級氣缸蓋側(cè)的實(shí)際余隙比設(shè)計(jì)值大了很多，設(shè)計(jì)值是（3±0.5）mm，實(shí)際卻達(dá)到25mm，這使二級缸的相對余隙增大了4%。

這兩方面的因素使排氣壓力升高一級，進(jìn)而使得一級排氣溫度進(jìn)一步提高。如此周而復(fù)始的惡性循環(huán)，造成一級排氣溫度升高、效率降低，機(jī)組運(yùn)行可靠性極低。

（2）各級氣缸振動(dòng)大氣缸振動(dòng)速度最大達(dá)到7.9mm/s，一級排氣管道振動(dòng)值達(dá)到900μm。雖然氣缸振動(dòng)值沒有超過規(guī)范要求，但各級氣缸排氣管道波紋補(bǔ)償器拉桿多次斷裂，曲軸主軸瓦、連桿甩瓦及腰瓦等多次損壞，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

由于原設(shè)計(jì)各級缸徑的配置比例不夠合理，機(jī)組設(shè)計(jì)的壓縮比分配不合理，活塞力不匹配，氣缸、曲軸等受力狀況不好，造成了機(jī)組振動(dòng)較大，運(yùn)行可靠性極差。

（3）一級活塞的強(qiáng)度和剛度不足H-198/13.7型活塞壓縮機(jī)的兩個(gè)一級活塞為單面鼓形錐臺結(jié)構(gòu)，內(nèi)部肋板的布置存在較大的錐度，受力狀況不好，導(dǎo)致強(qiáng)度和剛度受到影響，運(yùn)行不到1000h即發(fā)生活塞端板脫落事故。

活塞的肋板尺寸與活塞直徑尺寸不匹配、肋板在活塞直徑方向的尺寸過小，這導(dǎo)致在機(jī)組運(yùn)行過程中，大量的氣體力作用在肋板以外的前、后端壁區(qū)域（達(dá)到43%）。這部分力又作用在應(yīng)力集中的前、后端壁與活塞殼的焊接部位，導(dǎo)致前、后端壁與活塞殼焊接處產(chǎn)生疲勞裂紋并不斷擴(kuò)大，最終導(dǎo)致活塞解體。活塞解體后的部件表面不平整，在軸向方向的位移尺寸超出活塞的向軸、向蓋余隙，使機(jī)組發(fā)生撞缸事故。