隔膜式氢气压缩机改造

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摘要：针对隔膜式氢压机在使用中发生设备事故后，对结构参数进行改造，结果表明，经过改造，提高了设备可靠性和安全性。

关键词：隔膜式氢压机；断裂；改造

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：1672.3198（2013）03.0193.01

1结构概述、工作原理及特点

1.1结构概述

本文介绍的隔膜式压缩机型号为GD4-300/10-250，排气量为300m3/h，最高排气压力为25.0MPa，主要由电机、曲轴箱、中体、曲轴连杆机构、缸体、供油系统、底座及冷却器等部件组成。

进、排气阀分布在缸盖上，排气阀居于缸盖的中心。曲轴箱上装有补偿油泵，由曲轴轴端的偏心套驱动，给油缸补油。安装于机器上的仪表能显示各点的气压及油压。自动保护装置能提高机器运转的可靠性和安全性。

1.2工作原理

隔膜式压缩机是容积式压缩机的一种，主要由气体压缩室和油压室构成。气缸被一组膜片分成两部分，一侧是气体压缩室，一侧是油压室。压缩机的动力由电动机通过三角皮带传递至主机曲轴，曲轴带动连杆，连杆通过十字头分别与活塞杆（柱塞杆）浮动连接，至此将旋转运动转换为往复运动，通过活塞（柱塞）驱动缸体内的液压油，将力均匀地传递至膜片，使膜片做往复运动，从而达到提高介质压力的目的。

1.3优点

（1）性能可靠，操作和维修简单，使用寿命长。

（2）膜片周边采用静态O型圈密封紧固，无动密封，保证气体压缩时不会产生泄漏。

（3）较少的级数即可实现较高的压缩比。

（4）膜片将气体和液压油完全隔离开，从而保证气体的纯度，对被压缩的气体无任何污染。

（5）安全报警系统能够检测到任意一个膜片的破裂，从而保证压缩室的完整及可靠性。

2改造

2.1改造原因

本公司使用该氢压机曾出现过缸盖裂缝；中体与缸头连接螺栓断裂导致缸头掉落在地上；缸头紧固螺栓崩飞伤人等事故，因此，本公司要求氢压机厂家通过计算，重新设计、改进，提高安全系数，提高可靠性、安全性。

2.2改造内容

2.2.1计算、设计

委托中科院力学所进行计算设计，以一级缸盖为例进行应力计算，目的是找到结构参数对应力幅值的影响规律，进而指导产品的结构改进设计。经过一系列模拟实验和计算，计算结果如下：

（1）气阀压板螺栓数量由4个增加到6个，相应应力由78.8MP变为74.6MPa。

（2）压板厚度由30mm减少到20mm，相应应力由78.8 MPa变为75.3 MPa。

（3）螺栓孔中心圆直径扩大20mm，相应应力由78.8 MPa变为62 MPa。

（4）缸盖局部加厚20mm×100mm，相应应力由78.8变为62.5 MPa。

2.2.2结论

根据计算结果，决定同时采取这两种方案，最终改造结果如表1。

3改造前后使用情况对比

3.1改造前

（1）曾出现过缸盖裂缝；中体与缸头连接螺栓断裂导致缸头掉落在地上；缸头紧固螺栓崩飞伤人等事故。

（2） 机组振动相对较大，各级部件经常松动，多次导致管路向外泄漏氢气。

3.2改造后

（1）由于安全系数提高，目前暂未出现过缸盖裂缝、螺栓断裂等事故。

（2）缸头重量增加后，机组振动较小，各级部件基本无松动故障发生。从而较少了氢气泄漏的危险。

4总结

经过合理的计算、设计，改造后的氢压机结构更为合理，安全性及可靠性得到大幅的提高，减少了发生安全事故的可能性，确保人身及公司财产的安全。同时，经过改造的氢压机运行平稳，改造前的故障从未出现过，故障次数明显减少。并且，氢压机的连续平稳运行，可以确保生产顺利进行，没有再发生因为设备故障导致整条生产线停产的情况，从而为公司赢得了利益。