[打印] [關(guān)閉] 發(fā)布時間：[2010-01-11 00:00]

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      1.聚醚醚酮（PEEK）閥片
      聚醚醚酮閥片簡稱PEEK塑料閥片，是我公司多年來主導(dǎo)的產(chǎn)品，以它特有的性能被廣泛應(yīng)用于煉油廠、化肥廠和其它化工企業(yè)。PEEK塑料閥片在往復(fù)壓縮機(jī)中已是被業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)同的成熟產(chǎn)品，現(xiàn)又被CNG主機(jī)廠所認(rèn)可并廣為應(yīng)用。
      在CNG壓縮機(jī)中，閥片是易損部件，它的質(zhì)量直接影響壓縮機(jī)的排氣量，功率消耗及運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。PEEK閥片是根據(jù)CNG機(jī)的需要設(shè)計(jì)的，適用于壓差在25MPa以下的CNG壓縮機(jī)。
      1.1閥片專用料配方的選擇：
      機(jī)械強(qiáng)度：CNG機(jī)對閥片的要求是，機(jī)械強(qiáng)度要足夠的高，閥片在工作時要承受進(jìn)、排氣的壓力作用，如果閥片的機(jī)械強(qiáng)度不夠，就會出現(xiàn)閥片的變形、或斷裂，給生產(chǎn)造成損失。在選擇材料配方時，我們以PEEK（本身具有高的機(jī)械性能）材料為基料，再填加一些耐磨損的碳纖維、玻纖維等增強(qiáng)的材料制成專用料、使其具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，和較好的韌性。用這種專用料生產(chǎn)的PEEK閥片能夠在工作時吸收大部分的能量，大大減少往復(fù)運(yùn)動帶來的撞擊噪音，實(shí)現(xiàn)了低噪音的運(yùn)行，保證了CNG機(jī)的環(huán)保要求。
      使用壽命：評價壓縮機(jī)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是壽命，高品質(zhì)的閥片是主機(jī)質(zhì)量的保證，根據(jù)CNG機(jī)的工作原理的需要，在設(shè)計(jì)PEEK閥片的配方時要提高材料的耐磨性能、耐疲勞性能，多年來通過用戶對產(chǎn)品應(yīng)用信息的反饋，我們在配方方面不斷的改進(jìn)，現(xiàn)在的閥片專用料的耐磨損性能較純的PEEK材料增加2-3倍。從而延長了閥片的壽命。塑料閥片與金屬閥片相比密度較低，即同體積的閥片具有較輕的重量，因此PEEK塑料閥片在工作狀態(tài)下受到的沖擊力較小，從而由沖擊而產(chǎn)生的疲勞損傷大大降低，氣閥的壽命得到延長，在CNG機(jī)中正常使用壽命可達(dá)8000小時。不用經(jīng)常停機(jī)進(jìn)行維修，維護(hù)費(fèi)用降低，生產(chǎn)效率大幅度提高，達(dá)到了 CNG機(jī)高生產(chǎn)效率的技術(shù)要求。
      耐高溫性穩(wěn)定：為CNG機(jī)配制的閥片專用料的長期使用溫度為250℃，在生產(chǎn)工藝上對閥片產(chǎn)品進(jìn)行后處理，使其在高溫工況下?lián)碛行阅芎统叽绲姆€(wěn)定性，不致于因溫度的變化產(chǎn)生抱死、泄露。CNG壓縮機(jī)的閥片正常工作溫度都在200℃以下，完全能滿足CNG機(jī)的高溫設(shè)計(jì)要求。
      提高密封性能：為達(dá)到良好的密封狀態(tài)，在設(shè)計(jì)配方時要將專用料做到具有一定的韌性，這樣才能使PEEK閥片在工作時達(dá)到密封面自動調(diào)節(jié)功能，才可在24小時內(nèi)自動完成與接觸面性狀的微調(diào)，使密封效果達(dá)到最佳，最短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效壓縮。
      1.2閥片的結(jié)構(gòu)：
      材料配方確定后閥片的結(jié)構(gòu)也是提高閥片質(zhì)量的關(guān)鍵，CNG機(jī)用閥片結(jié)構(gòu)大多為網(wǎng)狀，也有部分異型狀。閥片的厚度、環(huán)間隙、中心孔、平面度、圓度都有公差要求的，值得注意的是PEEK閥片的厚度設(shè)計(jì)，與金屬閥片相比，PEEK的強(qiáng)度要低一些，（PEEK閥片主要用于壓差25MPa以下的機(jī)型），厚度與外徑尺寸有關(guān)，對于外徑大于100的閥片其厚度不能低于4mm,太薄會使平面度保證不了，平面度會超差，會發(fā)生泄漏。影響主機(jī)的密封質(zhì)量。以下是我們?yōu)槟矯NG主機(jī)廠提供的系列PEEK閥片產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用的案例：其技術(shù)要求和尺寸如下。
      閥片技術(shù)要求為：
      材料要求PEEK，
      材質(zhì)密度1.45g/cm3，
      熔點(diǎn)為334℃，
      拉伸強(qiáng)度>160MPa，延伸率2.2％，
      熱膨脹系數(shù)1.2×10-5/℃，邵氏硬度HRC>82。使用壽命8000小時
      2.PEEK支撐環(huán)（導(dǎo)向環(huán)）
      支承環(huán)（導(dǎo)向環(huán)）是保證活塞位置度的關(guān)鍵部件，它在活塞中起導(dǎo)向和支撐的作用，并同時具有調(diào)節(jié)活塞環(huán)承受氣體流量和壓力的作用，能夠保證活塞環(huán)有一個正常的工作狀態(tài)，能延長活塞環(huán)以及填料密封的壽命。支撐環(huán)（導(dǎo)向環(huán)）的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工精度具有同等重要的地位。設(shè)計(jì)支撐環(huán)（導(dǎo)向環(huán)）要從以下幾個方面考慮。 
      2.1材料配方
根據(jù)支撐環(huán)的作用來分析，重點(diǎn)要保證材料的機(jī)械強(qiáng)度、硬度、摩擦性能，同時還要根據(jù)主機(jī)的各級壓縮的工況——使用溫度，壓力，壓差等，綜合考慮后確定滿足要求的專用料。另外，溫度也是選擇配方應(yīng)考慮的，PEEK支撐環(huán)專用料的長期使用溫度可達(dá)到250℃，完全適用于條件比較苛刻的工況，目前我們?yōu)橹鳈C(jī)廠提供的支撐環(huán)其最高排氣溫度為190℃。一般來講用PTFE材質(zhì)滿足不了的工況下建議采用PEEK材料。
      2.2結(jié)構(gòu)
      在設(shè)計(jì)支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)時要考慮：活塞及活塞桿的直徑、重量，位置方向（對于不同型式的L型、V型，W型的主機(jī)），支撐環(huán)的幾個重要的尺寸是：外徑、厚度、高度、開口尺寸、卸荷槽截面寬度，卸荷槽深度、卸荷槽數(shù)量，卸荷槽傾斜角度等，這些尺寸的設(shè)計(jì)是根據(jù)工況來選擇。支撐環(huán)結(jié)構(gòu)一般可設(shè)計(jì)成整圓、半圓兩種。卸荷槽的截面可根據(jù)需要設(shè)計(jì)為半圓形、長方形，卸荷槽的方向設(shè)計(jì)一般有三種選擇，以軸向?yàn)榛鶞?zhǔn)其夾角分別為450、300或00為經(jīng)常選用的。
      2.3加工工藝
      支撐環(huán)在生產(chǎn)加工方面也要有保證，要有專用的工裝卡具來保證其加工精度。裝配的經(jīng)驗(yàn)也是必備的，多項(xiàng)綜合因素都需要平衡兼顧，才能保證支撐環(huán)的性能發(fā)揮到最佳。以下為CNG機(jī)，壓差為15MPa，排氣溫度為180℃，正常工作的支撐環(huán)的實(shí)際應(yīng)用尺寸：
      3 PEEK活塞環(huán)
      活塞環(huán)是密封活塞與氣缸間隙的部件，它置于活塞的環(huán)槽內(nèi)，工作時外徑緊貼氣缸壁，阻塞間隙密封氣體。它的質(zhì)量能否達(dá)到主機(jī)的設(shè)計(jì)、加工要求，直接涉及到加氣站的整機(jī)組的質(zhì)量，有缺陷的活塞環(huán)會給用戶帶來維修量的增加，給生產(chǎn)帶來隱患。所以設(shè)計(jì)高質(zhì)量的活塞環(huán)是主機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)。設(shè)計(jì)活塞環(huán)主要要考慮因素：活塞中各級的進(jìn)氣、排氣溫度，進(jìn)氣及排氣壓力，壓差，潤滑的方式，氣缸的缸徑，活塞的環(huán)槽寬度、深度等，這些因素直接決定材料配方和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。
      3.1活塞環(huán)材料配方
      3.1.1各級的進(jìn)氣、排氣溫度，壓力，壓差C
NG壓縮機(jī)分為母站、子站。母站的壓縮機(jī)壓縮的級數(shù)一般為3－4級，子站用的壓縮機(jī)大多為1－2級壓縮。PEEK活塞環(huán)適用于壓力小于25MPa，壓差小于25MPa。溫度低于250℃的CNG機(jī)。
      3.1.2 耐高溫性,PEEK制作的活塞環(huán)能夠在200-250℃的溫度下長期使用，這一點(diǎn)國際論文已有報道，我們根據(jù)這些年給主機(jī)廠作密封產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，已對 PEEK高溫活塞環(huán)進(jìn)行了高溫性能測試，其方法是：用高溫活塞環(huán)專用料按美國ATSM標(biāo)準(zhǔn)制成測試樣條，分別在高溫250℃、中溫160℃、常溫23℃的環(huán)境下作機(jī)械性能對比試驗(yàn)，結(jié)果表明高溫活塞環(huán)料的機(jī)械性能在高溫250℃的環(huán)境下各項(xiàng)指標(biāo)仍能保持高于PTFE材料常溫下的機(jī)械性能。結(jié)果表明： PEEK活塞環(huán)在高溫的工況下，從理論上是安全可靠的。
      3.1.3高溫下長期使用的穩(wěn)定性，在配方中我們把材料的線膨脹系數(shù)控制在2.5×10－5/℃以下，經(jīng)多家用戶應(yīng)用證明：用PEEK活塞環(huán)專用料加工的活塞環(huán)用在CNG機(jī)上完全能夠滿足子、母機(jī)的使用溫度要求。
      3.2潤滑方式
CNG機(jī)的氣缸部分潤滑方式：
      3.2.1有油潤滑，活塞環(huán)的自潤滑性要求的不高，對于壓差高于25MPa的機(jī)型，可使用鑄鐵，銅合金的材質(zhì)來制作活塞環(huán)，這不是本文涉及的內(nèi)容暫不論述。
      3.2.2微油或少油潤滑，在壓差低于25MPa的機(jī)型建議采用PEEK活塞環(huán)，與支撐環(huán)的配方設(shè)計(jì)不同之處，活塞環(huán)起著摩擦密封的作用，在PEEK材料配方中需要填加潤滑材料以降低摩擦系數(shù)，使它在運(yùn)行過程中有小的阻力，提高密封性能，確保主機(jī)的安全性。
      3.2.3 無油潤滑，在活塞環(huán)的設(shè)計(jì)中是比較難以達(dá)到的，目前國內(nèi)的無油潤滑有兩種體系，一個是PTFE體系，另一個就是PEEK體系，兩種體系各有千秋，PEEK 活塞環(huán)是用在工況比較惡劣的主機(jī)上，（溫度較高250℃以下，壓力差25MPa、壓力25MPa較大的工況下）。PEEK的機(jī)械強(qiáng)度較PTFE高5－10 倍左右，價格上PTFE較PEEK更具有優(yōu)勢，為了滿足性能和成本的需求，在同一臺CNG機(jī)中，對于一、二級使用溫度低的壓差、壓力不大的工況下，大多數(shù)選擇PTFE材料，對于三、四級溫度高，壓差較大的工況下應(yīng)選擇PEEK材料。無油活塞環(huán)的配方更要注意摩擦系數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)的兼顧和統(tǒng)一。
      3.3設(shè)計(jì)活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)：
      氣缸、活塞都有圓度公差，環(huán)槽和環(huán)槽端面也有平面度公差，活塞環(huán)是利用外緣與氣缸內(nèi)壁相接觸，活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)及幾何尺寸是重要的，活塞環(huán)的尺寸隨著各級溫度的不同是動態(tài)的，尤其是外徑和開口的尺寸大小，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時理論上要把材料的線膨脹系數(shù)算好留量，還需再加上經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正，這樣才可避免活塞環(huán)因溫度的升高發(fā)生抱死或因沒達(dá)到設(shè)計(jì)的脹量而產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。要達(dá)到理想的密封效果，外徑和開口尺寸的大小是重要的。
      要根據(jù)工況需要、氣缸的缸徑、活塞槽底徑等來設(shè)計(jì)活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)，下面的幾個尺寸很重要，直接影響活塞的密封質(zhì)量，設(shè)計(jì)時要根據(jù)工況需要全面考慮。
      3.3.1幾何尺寸：外徑、寬度、高度、開口。
      3.3.2開口的型式：斜開口、直開口、搭結(jié)口。
      3.3.3結(jié)構(gòu)方式：整環(huán)、兩瓣環(huán)
      3.4 活塞環(huán)的數(shù)量活塞環(huán)的密封是阻塞和節(jié)流密封的組合。PEEK活塞環(huán)在一、二級活塞環(huán)的環(huán)槽數(shù)為4-6道，在三、四級活塞環(huán)的環(huán)槽數(shù)不超過9-12道，各槽內(nèi)均置有兩個或兩個以上活塞環(huán)，因活塞環(huán)有切口，氣體能夠通過切口泄漏，同一環(huán)槽內(nèi)放置多個活塞環(huán)能夠減少泄漏，活塞環(huán)的道數(shù)與所密封的壓力差、環(huán)的耐磨性、切口形式等有關(guān)，在設(shè)計(jì)配方時應(yīng)盡量提高材料的耐磨性，這樣可以減少活塞環(huán)的環(huán)數(shù)，縮短氣缸軸向的長度，降低環(huán)與氣缸內(nèi)壁的摩擦力，降低壓縮機(jī)的功耗。
      4  PEEK填料密封環(huán)
填料是密封氣缸座和活塞桿間隙的部件，密封的原理是利用阻流和節(jié)流兩種作用的組合，填料是利用內(nèi)緣和活塞桿相配合，填料的結(jié)構(gòu)大多為1200切線方向均布，三瓣環(huán)。各別主機(jī)的填料是整環(huán)斜開口，值得重視的是：加工節(jié)流環(huán)、阻流環(huán)時要保證內(nèi)圓及切線方向的公差尺寸，三瓣的切線方向接觸面及內(nèi)圓要經(jīng)研磨處理，研磨處理后將三瓣產(chǎn)品組合放到專用檢具檢測，研磨處組合一體后以不透光線為合格品。

      PEEK 閥片、支撐環(huán)、活塞環(huán)、填料密封環(huán)是CNG機(jī)的關(guān)鍵密封部件，都是密封產(chǎn)品但因產(chǎn)品的個性需要不同，在產(chǎn)品的材料配方設(shè)計(jì)上每一種產(chǎn)品的側(cè)重點(diǎn)也不同，產(chǎn)品的差異性滿足了主機(jī)的整體密封需要。隨著各個用戶對產(chǎn)品需求的不同，滿足用戶工況需求的PEEK密封產(chǎn)品也在不斷的改進(jìn)，推出高品質(zhì)的密封產(chǎn)品是市場的需要，完美的密封產(chǎn)品在技術(shù)上還有許多細(xì)化的工作要去做。
 
    天然氣汽車加氣站（常規(guī)站、子站、母站）的關(guān)鍵設(shè)備是CNG壓縮機(jī)，CNG壓縮機(jī)具有節(jié)省能源，運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)是未來裝備制造業(yè)發(fā)展的方向，隨著國內(nèi)壓縮機(jī)制造水平的提高，我國自行研發(fā)的CNG機(jī)在市場的占有率也越來越高，作為壓縮機(jī)密封配件的專業(yè)制造商，我們以市場的需要為導(dǎo)向，對不同用戶CNG機(jī)中的閥片、支撐環(huán)、活塞環(huán)、及填料方面進(jìn)行了研發(fā)，針對不同廠家的個性需求，選擇以PEEK為基體材料添加各種輔助材料解決CNG機(jī)的密封需要，產(chǎn)品共有的特點(diǎn)是：耐磨性優(yōu)異，使用壽命長。解決了CNG機(jī)高溫、高壓的密封技術(shù)難題，使PEEK產(chǎn)品在CNG機(jī)的應(yīng)用成為一種趨勢。CNG壓縮機(jī)是經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，其中氣閥部分，活塞及填料部分的密封是整機(jī)運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵，PEEK產(chǎn)品在無油或少油潤滑的CNG機(jī)中顯示出優(yōu)勢，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時有一些特殊性，我們將近些年應(yīng)用到CNG壓縮機(jī)中PEEK產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了整理在這里和讀者共同分享一下。