Conversion of large ammonia refrigeration compressors to run without lubrication

Full Text

Для перевода на сухой ход был выбран двухрядный оппозитный двухступенчатый компрессор АО-600 со следующими характеристиками: ход поршня 220 мм; частота вращения вала 500 об/мин; средняя скорость поршня 3,67 м/с; мощность привода 320 кВт (см. таблицу).

Испытания проводили при следующих параметрах: давление всасывания 3,0...3,2 ати; температура всасывания —3...+ 1 °C; давление нагнетания 7,2...11 ати; температура нагнетания 60...95 °C. Система подачи смазки в цилиндры и сальники отсутствовала, отверстия подвода смазки были заглушены, а поршни заменены на более легкие стальные сварные и литые алюминиевые.

Все крупные аммиачные компрессоры изготовляют в горизонтальном исполнении, поэтому их успешная работа без смазки цилиндров и срок службы поршневого уплотнения определяются в первую очередь работоспособностью направляющих колец. Поэтому важно по возможности снизить массу поршня и максимально использовать его высоту под опорно-направляющие кольца. С этой целью в компрессоре АО-600 применены широкие направляющие кольца (два кольца высотой по оси 35 мм) и поршни облегченной конструкции. Взамен литого чугунного поршня массой 55 кг разработаны две конструкции облегченных поршней: стальной сварной массой 29 кг и литой алюминиевый массой 25,8 кг на стальной оребренной ступице. При этом удельное давление на опорные кольца соответственно составляло 0,2 и 0,18 кг/см². Опорно-направляющие кольца в крайнем положении поршня сбегали с зеркала цилиндра, поэтому их изготовляли цельными и надевали с натягом.

Технология надевания цельных колец на поршень была отработана для материалов АФ Г-80 ВС и Ф4К20. Последний имел более стабильные механические показатели и надевался с натягом лучше, чем АФГ-80ВС. Заходный бурт поршня занижен с 274 до 271,4 мм путем расточки. Предварительный нагрев колец осуществляли в воде при температуре около 90 °C. Плотность посадки колец в поршневой канавке достигалась охлаждением их на поршне.

Усовершенствованная конструкция устройства уплотнения штока, работающего без подвода смазки, с L -образной маслосъемной манжетой: 1-замыкающее кольцо: 2-уплотняющее кольцо; 3-маслоотбойная манжета L-образного типа; 4-маслосъемное кольцо

В серийном компрессоре АО-600 отсутствует специальная перегородка с маслосъемным устройством, препятствующим проникновению картерной смазки в сальник. Поэтому на месте пред сальника расположено маслосъемное устройство, состоящее из четырех маслосъемных колец. Для уменьшения утечки газа через сальник за плоскими уплотнительными элементами установлены манжеты шевронного типа. Несмотря на надежность манжетного уплотнения, требуется точность при его установке: сильная затяжка приводит к перегреву штока и элементов уплотнения, а слабая — к просачиванию аммиака через сальник. Конструкция уплотнительных элементов сальника-газоплотная, с одним разрезом, т.е. с неотъемным сегментом, перекрывающим радиальный стык. Испытания показали, что применение сальника этой конструкции значительно снижает утечки аммиака и, следовательно, загазованность помещения. Однако проверкой Сальников установлено, что такое маслосъемное устройство не справляется с отведением масла и оно присутствует на всех уплотнительных элементах. Поэтому фактически сальник работает в условиях ограниченной смазки. 

Дальнейшие испытания проводили с усовершенствованной конструкцией сальника (см. рисунок), где шевронные [ манжеты были заменены уплотнительными комплектами, число которых увеличилось с 5 до 8 шт., а перед маслосъемными кольцами установлена неразрезная L-образная манжета плавающего типа из неметаллического композиционного материала. Испытания подтвердили, что манжета эффективно снимала смазку со штока, а остатки масла удалялись маслосъемными кольцами.

Сравнительные испытания уплотнений поршня и опорных колец из материалов Ф4К20 и АФГ-80ВС показали, что износостойкость колец из Ф4К20 в 2—3 раза выше, чем из АФГ-80ВС. Аналогичная картина наблюдалась и с сальниками. Высокая плотность и долговечность новой конструкции сальников позволили резко снизить утечки.

После перевода на сухой ход компрессора АО-600 работы по модернизации холодильных аммиачных компрессоров были продолжены на компрессоре АГК-56, имеющем самый большой размер цилиндра 1 -й ступени — 560 мм. Для изготовления уплотнительных и опорно-направляющих колец столь больших размеров впервые были использованы заготовки из композиционного материала Ф4К20 диаметром 600 мм.

После успешных промышленных испытаний поршневых групп бессмазочного использования и сальников были модернизированы 20 наиболее крупных компрессоров типов ЗАГ, 4АГ, АГК-56, ДАО-275, АО-600 на Новомосковском ПО «АЗОТ» и 11 оппозитных компрессоров типов АО-600 и АО-1200 на Курском комбинате химических волокон. Опыт их длительной работы показал, что крупные аммиачные поршневые компрессоры без смазки более надежны, чем со смазкой. Срок службы уплотнений без смазки составил более года непрерывной работы (8000 ч), при этом значительно уменьшилась загазованность помещений аммиаком. Кроме того, повысилась эффективность холодильных установок в целом.

Впервые для уплотнительных колец в компрессорах с большими диаметрами цилиндров (450 и 560 мм) был использован профилированный шпур. Он был разработан совместно с НИИграфитом (Москва) следующих сечений: 8x8; 12 х 12; 16 х 16 и 20 х 20 мм при длине до 3 м.

Результаты исследований позволили разработать и осуществить серийное производство крупных аммиачных холодильных компрессоров без смазки цилиндров и сальников АО-1200-2П на ПО «Пснзкомпрессормаш».

About the authors

V. P. Zakharenko

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com

Cand. tech, science

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Improved design of dry rod sealing device with L-shaped oil wiper: 1-loop ring: 2-seal ring; 3-oil cuff L-shaped type; 4-oil scraper ring

Download (211KB)

Indexing metadata