(无锡市裕丰液压气动有限公司, 无锡市胡埭镇鸿翔中心路1号 （即：钱胡路）)

　　摘要: 分析了氧压机活塞杆发黑的原因, 一是密封圈轴向间隙过小, 二是密封圈选材不当。

通过改进密封函填料配方解决了活塞杆过热发黑的问题。

关键词: 氧压机; 活塞杆; 过热; 原因; 解决措施

中图分类号: TQ118111 　　　文献标识码: K

　　活塞杆发热是活塞压缩机常见故障之一, 而无

油润滑氧压机最危险事故之一也就是活塞杆过热

(正常在80 ℃以下) 。2004 年11 月越南太钢

3200m3 / h 制氧机配套的ZW252/ 30 型氧压机在试运

行时就发生了活塞杆严重发热并导致活塞杆发黑的

现象。

1 　设备配置

ZW252/ 30 型氧压机由开封空分设备集团公司

生产制造, 是立式、四列三级、双作用、无油润滑

氧气压缩机。活塞体为铝合金材质, 活塞杆为

3Cr13 不锈钢, 表面淬火处理; 依靠气缸和填料函

的冷却水套来降低气缸、活塞杆、活塞体、密封圈

等的温度; 每级填料函都由七盒(密封盒为铜材

质) 组成, 靠近气缸的一盒内是阻流环, 其余每盒

中都各装有一套三瓣、六瓣密封圈及紧箍在密封圈

外缘的弹簧。各填料盒、填函座等用两个螺钉联在

一起再整体固定在气缸上。各密封圈、阻流环都为

聚四氟乙烯材料。机组主要参数见表1。

表1 　ZW252/ 30 型氧压机组主要参数

功　率560kW 转速492r/ min

排气量3200m3/ h 行程240mm

气缸直径: 一级(双) / 二级/ 三级<460/ <340/ <210mm

一进/ 二进/ 三进/ 排气压力(01115/ 0136/ 1103/ 311 )MPa (A)

2 　开车现状

在氧压机安装完毕后用氮气试运转时, 在流

量、压力、各级进排气温度等参数达到正常后8 小

时, 用红外线测温仪测得的活塞杆最高温度分别达

到一级58 ℃、二级140 ℃、三级158 ℃。停机后发

现二、三级活塞杆表面由原来的银白色变为黑色,

且越接近气缸处黑色越深。

3 　初步分析和检查

在检查水套冷却水系统无异常后, 分析这种现

象可能产生于两种原因: 一是二、三级气缸压力高

且阻流环泄漏, 致使高压气体漏进填料函内各盒的

三、六瓣密封圈外缘, 使三、六瓣密封圈抱紧活塞

杆, 导致干摩擦生热; 二是每组填料盒内三、六瓣

密封圈的轴向间隙不足(设计要求为0150mm～

0170mm 之间) 。拆开二、三级活塞及与其配套的填

料函检查, 气缸、活塞环、导向环等确无任何异

常; 填料函七盒密封环的检查结果正是分析的第二

条原因, 填料密封圈与各组盒套间的轴向间隙都在

0140mm～0145mm 之间, 二、三级填料函中都有两

盒到三盒内的三、六瓣密封圈由于发热膨胀而粘连

在一起, 失去了弹簧自紧密封圈而抱住活塞杆的作

用, 这样填料函就失去了密封防氧气沿活塞杆泄漏

的作用, 且由于热膨胀与活塞杆发生大阻力的摩擦

使活塞杆温度升高。

4 　初步处理及试车

用水砂纸打磨发黑的二、三级活塞杆, 使之露

出光亮本色; 调整填料函中每盒填料盒中填料密封

圈与盒套间的轴向间隙为0155mm～0165mm (研磨

三瓣、六瓣密封圈和阻流环端面) , 装配好各级活

塞和其它零部件。重新开车后对活塞杆进行红外线

温度测量, 在各技术参数达到要求后的约16 小时

活塞杆温度也达到了处理前的温度, 因此, 上述原

因不是活塞杆炭化发黑的主要原因。

5 　二次分析

再次发黑的活塞杆把我们的思路引向了填料的

材质问题。本套设备的密封环采用氟塑料, 我们知

道, 氟塑料的优点有: 摩擦系数低, 适合干摩擦;

耐化学腐蚀性强(有“塑料王”之称) ; 耐温好

(一般可在- 200 ℃～ + 200 ℃温度之间工作) ; 吸湿

系数小。氟塑料的主要缺点有: 热膨胀系数大(为

铸铁的10 ～ 20 倍) ; 导热能力差( 不足铸铁的

1 %) ; 固态变形大(压力大、温度高时易软化和塑

性变形) ; 机械强度差, 硬度低, 弹性小。故在氟

塑料制品烧结加工时常加一些适量的导热剂、润滑

剂、耐磨剂等起到增加强度、硬度、弹性及减小膨

胀系统的作用。

经设备制造厂填料配套厂家的确认, 这批密封

填料确实没有填加适当的导热剂、润滑剂等填充剂。

由此, 我们确认活塞杆发热的原因就是活塞杆的摩

擦热没有被填料函内的氟塑料填料及时传导出。

6 　再次处理及试车

为解决此发热问题, 应提高填料的尺寸稳定性

和导热能力。随后重新制作了一批含各种填充料的

阻流密封环、三瓣、六瓣密封圈, 其填充料比例见

表2。

表2 　填充函填充料组成比例

名　　称

耐磨剂

玻璃纤维

导热剂

铜粉

润滑剂

二硫化钼

主材料

聚四氟乙烯

填料、密封圈10 % 20 % 5 % 65 %

活塞杆、导向环25 % 0 0 75 %

在对压缩机二、三级的填料函进行全部更换、

并调整好每盒填料盒中填料密封圈与盒套间的轴向

间隙(为0155mm～0165mm) 后, 再次开车。在各

参数正常稳定运行24 小时后, 测得各级活塞杆的

最高温度分别为一级58 ℃、二级68 ℃、三级74 ℃,

消除了以往的活塞杆发热、发黑的异常现象, 完全

满足了氧压机的正常参数。

在其后的压缩氧气正式运行过程中, 该氧压机

再没有出现活塞杆发热、发黑等异常现象, 保证了

氧压机的安全稳定运行。

注:本文得到越南现场服务领队、开封空分设备

厂高级工程师高巨正的指点和帮助,在此表示感谢!