2024年1月11日发(作者：)
往复式压缩机曲轴主副轴磨损研究
摘要：往复式压缩机在石油化工生产、采油、采气以及增压输送等方面都具有非常重要的作用，是一种重要的气体输送设备，可以应用于不同压力和气体介质的场合中，然而当前不同厂家制造的压缩机都具有各自的特点，尽管其结构基本相同，但是压力和尺寸大小等都存在很大差别。由于检修人员联轴器安装时未注重主轴曲拐差的检查与调整，同时３瓦与轴颈接触形成角差，主轴尾部在轴瓦内画大圈导致轴瓦磨损的事故。本文主要对往复式压缩机曲轴主副轴磨损进行研究，仅供参考。
关键词：往复式压缩机；曲轴；磨损
引言
往复式压缩机运行满16000小时后，就要进行一次大修，检查机组曲轴、轴瓦、连杆、十字头等部件的磨损情况，机组检修完成后，最后对机组进行对中找正是重中之重，对中找正的主要技术要求是保证两轴线的同轴度。误差过大的同轴度将会使联轴器、曲轴及其轴瓦产生附加载荷，使机组的振动较大、轴瓦磨损严重，同时可能损坏电机轴承等问题，甚至发生联轴器疲劳断裂事故。本文主要对往复式压缩机曲轴主副轴磨损进行研究，为往复式压缩机曲轴主副轴磨损可靠性提供理论支撑、为后续建立磨损评价方法和改善提供依据。
1往复式压缩机的工作原理
(1)膨胀过程:排气过程终了时，活塞在气缸中由上一止点向下一止点移动，余隙内高压气体膨胀，直至其压力低于吸气压力。(2)吸气过程:从吸气阀开始打开，直到活塞运动到止点。(3)压缩过程:活塞由止点反向运行压缩气体，使气体压力上升，直到排气阀打开。(4)排气过程:排气阀打开，直到活塞运行到止点。当曲轴旋转时，通过连杆的传动带动十字头、活塞杆、活塞做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积发生周期性变化。自活塞从气缸盖处开始运动起，气缸内的工作容积逐渐增大，此时气体沿进气管推开进气阀后进入
气缸，直到工作容积变到最大时，进气阀关闭。活塞反向运动时，气缸内的工作容积缩小，气体压力升高，气缸内压力略高于排气压力，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置时，排气阀关闭。当活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继完成膨胀、吸气、压缩、排气过程。
2往复式压缩机的特点
往复式压缩机是一种容积式压缩机，主要通过容积的变化将气体按照一定的次序从封闭空间中进行气体的吸入和排除，从而促进静压力的提高。其主要的特点包括四个方面。（1）具有非常广的压力范围，适合应用于低压到高压环境中；（2）具有很高的热效率；（3）具有很强的适应性，能够对排气量进行大幅的调节；（4）制造压缩机使用的金属材料要求不高。基于此，往复式压缩机被大量的应用于化工、石油、食品制造等工业当中。往复式压缩机的构成主要包括三个大的部分，分别是轴承、十字头、连杆等组成的传动机构，气缸、活塞、气阀等组成的工作机构以及机身。
3往复式压缩机曲轴主副轴磨损机理
摩擦副相对运动，摩擦将导致能量的转换（动能转化为内能耗散），磨损为材料表面发生损坏、剥离或脱落，而采用润滑剂的目的就是在摩擦表面之间形成具有法向承载能力而切向剪切强度低的润滑膜，用它来降低磨损和减小摩擦阻力。根据润滑膜的形成原理和特诊，润滑状态可以分为：流体动压润滑，弹性流体动压润滑，薄膜润滑，边界润滑和干摩擦状态。实际机械中的摩擦副，常常会有几种不同的润滑状态同时存在，统称为混合润滑状态。混合润滑状态一般是边界润滑、薄膜润滑、流体动压润滑等的组合。其中流体润滑计算是对Navier-Stokes方程的特殊形式—雷诺方程的应用和求解。对于刚性表面的流体润滑，是基于运动方程、连续方程、能量守恒方程、状态方程和粘度方程；对于弹性表面的润滑，还需要加入弹性变形方程。而对于混合摩擦或干摩擦的磨损机理则需要考虑表面几何特征的影响。
3.1主副轴油膜承载方程
根据摩擦学原理，流体动压润滑的雷诺方程见下式，左边表示润滑膜压力在润滑表面不同坐标的变化，右边表示产生润滑膜压力的各种效应。
3.2磨损机理
摩擦表面形态和接触状况是分析摩擦磨损问题的基础，表面几何特征对混合润滑和干摩擦状态的摩擦磨损起到了决定性影响。当表面粗糙峰高度超过润滑膜厚度，由于两材料互相嵌入且材料不完全变形，磨损将可能发生。
3.3曲轴摩擦部受力和磨损机理
从上面的受力和转角的关系可以看出，当进入排气阶段，活塞受到的气体压力最大，曲轴受到气体力作用，间隙、曲轴变形、曲轴挠度等因素导致主轴上根部和偏心轴下根部出现偏磨，而下轴承受力较小。
4提升往复式压缩机维修与保养品质的策略
4.1健全设备维修保养制度
在往复式压缩机实际运行过程中，应当针对该设备制定规范的使用、保养以及维修等工作的流程，整体性完善设备的维修保障制度，保障指导方案的科学性以及高效性。在该设备的维修保养制度中，应当明确将预防作为该项工作的核心与重点，并将设备的维修以及故障排除、技术监测等各个方面，作为开展该项工作的辅助性内容。同时要将该项设备的保养工作和维修工作内容与责任划分到人，保障设备故障有迹可循，为该设备的正常运转提供强有力的保障。
4.2加强设备维修保养制度
在该设备维修与保养工作开展过程当中，化工企业还要根据实际的生产需要调整保养力度。第一，工作人员应当该充分结合设备内各个部件的特点以及之间的差异来保障保养工作，借助现代化的科学技术以及人工工作经验开展设备的动态监测，根据设备的实际运行情况排除故障。第二，应当在该设备日常运行过程中加强监测工作，针对设备运行的实际情况灵活运用三种诊断方式，通过提前预判的方式分析该设备运行过程中可能出现的故障，以及产生问题的原因，并提前
做好预防和排除工作，最大程度降低由于设备故障而造成的财力和物力等方面的损失，保障生产效率。第三，应当加强各类仪器安全的管理工作，通过引进大量的专业技术人才团队开展定期性的安全巡查，避免在维修和管理工作中存在不到位和不及时等问题，从而保障设备能够满足正常生产的需要，真正做到在该设备维修与保养过程中的物尽其用、人尽其责。
4.3提升设备维修保养人员的综合素质
在我国社会经济发展的带动作用下，化工领域也得到了很大程度上的发展，这意味着在机械设备运行中，对相关工作人员的综合素质提出了更高的标准。设备维修保养人员不仅要具备大量的专业知识以及问题解决的工作经验，还要具备高度的安全意识，并结合设备运行情况制定相应的预防措施。化工企业的人事招聘部门要针对设备维修和保养工作对人才素质的要求，设置对相关人才的考核机制，筛选符合要求的员工从事设备维护的日常工作。在开展相关专业性培训的活动中，要融合该设备运行环境的安全行为规范等方面的教育，以此提升相关人员的安全意识。在此基础上还要以月为单位定期性开展专家讲座，保障工作人员的技能知识和专业水准，能够紧跟该领域发展的实际需要，从而为保养和维修等工作的有效、顺利开展提供保障。
结束语
往复式压缩机作为化工行业的关键设备，对生产装置有着重大的影响，而联轴器对中找正的质量，直接关系着压缩机运行的振动、温度等指标，同时也影响着压缩机的使用寿命。联轴器以及整台机组的运行处于一个良好的环境状态，将会减少压缩机检修次数来提高整体系统的经济效益。
参考文献
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