欣逢《壓縮機(jī)技術(shù)》創(chuàng)刊45周年,特撰本文以誌慶賀和紀(jì)念。與我國(guó)壓縮機(jī)行業(yè)技術(shù)進(jìn)展同步前行的《壓縮機(jī)技術(shù)》,既反映了業(yè)內(nèi)單位與志士仁人的奮斗成果、具有中國(guó)特色的諸多亮點(diǎn),更在引導(dǎo)行業(yè)的具體技術(shù)進(jìn)步、研發(fā)與生產(chǎn)方向上,發(fā)揮著獨(dú)有的重要作用。
從初的原沈陽(yáng)氣體壓縮機(jī)廠內(nèi)部油印資料、插圖以曬圖紙的反白線條表示,到數(shù)年后在廠領(lǐng)導(dǎo)大力支持下利用廠內(nèi)小鉛印廠條件于1963年鉛印出版《壓縮機(jī)技術(shù)》,拓荒者留下了一系列艱辛而踏實(shí)的腳印。
劉振聲老師翻譯精準(zhǔn)的俄文、日文壓縮機(jī)資料,符合壓縮機(jī)制造實(shí)際的工藝類文章,是《壓縮機(jī)技術(shù)》創(chuàng)始之初的主線?!秹嚎s機(jī)技術(shù)》的具體運(yùn)作,一直由沈陽(yáng)氣體壓縮機(jī)研究所情報(bào)室負(fù)責(zé),就是內(nèi)而言,馬龍書、李德新、張春鸰、楊信國(guó)、董德禮、徐蒨民諸君功不可沒。作為平面媒體,其技術(shù)內(nèi)涵的進(jìn)一步深化和紙張、印刷裝幀之煥然一新,始自室一級(jí)的景赫林—─姜靜執(zhí)政時(shí)期。并且,因此而成為中國(guó)機(jī)械儀表類核心期刊、中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊、中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)來源期刊、中國(guó)學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)來源期刊、《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊光盤版》入編期刊、《CAJ-CD規(guī)范》執(zhí)行優(yōu)秀期刊。
《壓縮機(jī)技術(shù)》編輯委員會(huì)于1985年成立,凌永驤君出任屆編委會(huì)主任。歷屆編委們又大多同時(shí)是我國(guó)壓縮機(jī)技術(shù)導(dǎo)向?qū)用鏅C(jī)構(gòu)——機(jī)械工業(yè)部壓縮機(jī)專業(yè)技術(shù)委員會(huì)及嗣后的中國(guó)通用機(jī)械壓縮機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)委員會(huì)——的成員。這也折射出《壓縮機(jī)技術(shù)》影響之深遠(yuǎn)。
《壓縮機(jī)技術(shù)》的刊名,對(duì)于我國(guó)通用機(jī)械各兄弟行業(yè)也頗有影響,諸如《風(fēng)機(jī)技術(shù)》、《水泵技術(shù)》、《閥門技術(shù)》、《真空技術(shù)》、《深冷技術(shù)》等。
本《史話側(cè)記》既不是“白皮書”級(jí)的,更不是“全記”,實(shí)乃掛一漏萬僅僅是側(cè)記點(diǎn)滴而已,尚深乞業(yè)界前輩和各路精英海涵、斧正!
1 我國(guó)壓縮機(jī)學(xué)科和壓縮機(jī)制造業(yè)的誕生
1.1 初的壓縮機(jī)品種及其制造廠
20世紀(jì)50年代的國(guó)民經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期,各類礦山亟需采掘用空氣壓縮機(jī),我國(guó)壓縮機(jī)制造業(yè)遂應(yīng)運(yùn)而生。
1950年,原沈陽(yáng)氣體壓縮機(jī)廠早仿(日本)制了排氣壓力為0.7MPa、容積流量各為3m³/min、6m³/min、10m³/min的小型固定式空壓機(jī)。
1951年,原天津動(dòng)力機(jī)廠按原中央機(jī)械工業(yè)局設(shè)計(jì)室測(cè)繪圖樣(參照德國(guó)DIN繪圖標(biāo)準(zhǔn)要求),仿(美國(guó))制了高速柴油機(jī)及其直連驅(qū)動(dòng)的空壓機(jī)(排氣壓力0.7Mpa、容積9m³/min)
1952年,原杭州制氧機(jī)廠仿(蘇聯(lián))制了排氣壓力15Mpa的高壓小型移動(dòng)式空壓機(jī):原重慶空氣壓縮機(jī)廠(原紡織部614紡織機(jī)械廠)仿(美國(guó))制了排氣壓力0.7Mpa、容積流量6m³/min移動(dòng)式空壓機(jī)。
1954年10月,作為建國(guó)初期重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一的原沈氣廠,仿(蘇聯(lián))制了小型石油氣壓縮機(jī):同年,原重慶空壓機(jī)廠實(shí)施的大型空壓機(jī)試制工作因外國(guó)專家的意見而中斷。
1957年,在吉合群廠長(zhǎng)兼總工程師任上,原沈氣廠仿(加拿大)制的1-100/8型空壓機(jī),參照美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASME PTC——9,于12月3日測(cè)得:排氣壓力0.6863Mpa時(shí),容積流量91m³/min、軸功率471KW、比功率5.18KW(m³.min-1)。此乃國(guó)產(chǎn)大型動(dòng)力用空壓機(jī)。論文和前蘇聯(lián)高校學(xué)位論文,原北京通用機(jī)械廠就膜腔型面、油壓與氣壓的壓力差值以及金屬膜片材料特性等關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)涵,進(jìn)行了持續(xù)攻關(guān)。在原機(jī)械工業(yè)部、三局和原冶金工業(yè)部的支持下,由原撫順鋼廠研發(fā)成功了隔膜式壓縮機(jī)專用膜片合金鋼薄板材,效果良好并沿用至今。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和需求看好,制造隔膜式壓縮機(jī)的企業(yè)在增多,但原北京通用機(jī)械廠一直居核心地位,就系列品種數(shù)、性能參數(shù)覆蓋面和制造臺(tái)數(shù)而言,皆如此。
2.1 超高壓活塞式/隔膜式壓縮機(jī)組
機(jī)組排氣壓力200Mpa、容積流量2m³/min,由一次機(jī)(活塞式,4級(jí),排壓30Mpa、軸功率40KW、二次機(jī)(隔膜式,排壓100Mpa、軸功率12KW)、三次機(jī)(隔膜式,軸功率22KW)各一臺(tái)及系統(tǒng)構(gòu)成,供氣量2Nm³/min。用于中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心的尖端科技大型2m激波風(fēng)洞,供航天器的高馬赫數(shù)、高雷諾數(shù)、高速高焓試驗(yàn)之需。該風(fēng)洞為亞洲大、世界前列。機(jī)組于1984年~1988年由中國(guó)通用機(jī)械工程總公司設(shè)計(jì)/成套,原上海大隆機(jī)器廠制造,1992年鑒定。該課題曾獲機(jī)械工業(yè)部科技進(jìn)步獎(jiǎng)。課題組由張超武(1957年原昆明工學(xué)院機(jī)械系畢業(yè))負(fù)責(zé),蔣渝成(1965年春原武漢機(jī)械學(xué)院壓縮機(jī)專業(yè)畢業(yè))等參加。
機(jī)組主要技術(shù)內(nèi)涵:
A.滿足了分別以3種不同壓力(30MPa、100MPa、200MPa)向風(fēng)洞供氣只需。
B.同一機(jī)組既可壓縮氫氣又可改壓氮?dú)?,以供風(fēng)洞選氣種用。需知,氫、氮二者在超高壓力下得可壓縮性系數(shù)值差異較大(100MPa下,H2為1.6、N2為2.2:200MPa下,H2為2.2、N2為3.5),同一膜腔將會(huì)造成不同的壓力比分配和排氣溫度的較大差異。
C.在國(guó)內(nèi)首次確定了230MPa超高油壓下油缸/柱塞的合理間隙值。
D.擇定缸頭/缸體聯(lián)接用雙頭螺栓預(yù)緊系數(shù)。
E.優(yōu)選膜片材質(zhì)為半硬化316不銹鋼板或Ni36CrTiAL薄板,并控制膜腔相對(duì)余隙容積小于2.5%。
F.得出了避免嚴(yán)重應(yīng)力集中和延長(zhǎng)高循環(huán)數(shù)、高應(yīng)力幅作用下零件壽命的對(duì)策。
在缸頭/缸體處力求不設(shè)徑向開孔,以防極高的應(yīng)力集中所導(dǎo)致的疲勞破裂。但因結(jié)構(gòu)的關(guān)系,三次機(jī)缸體必須設(shè)有聯(lián)接壓閥和卸荷閥的孔口。為此,不開徑向孔而改為斜向孔,且將孔口端面精修磨成圓角并研光,從而大大降低了應(yīng)力集中的程度,改善了缸體受力情況。缸頭/缸體優(yōu)選雙真空冶煉(真空冶煉后再經(jīng)電渣重熔)美國(guó)AISI4340鋼種,其鍛件經(jīng)嚴(yán)格熱處理后強(qiáng)度高、韌性好,在高循環(huán)次數(shù)(每分鐘350~400次)、高應(yīng)力幅下具有理想的疲勞極限值。
承受脈動(dòng)壓力的部位,如油腔處的三通,采用了雙層套結(jié)構(gòu),借助于過盈配合使承受超高內(nèi)壓的零件表面產(chǎn)生預(yù)壓縮應(yīng)力,以避免疲勞破損。受結(jié)構(gòu)所限不能熱套處,如三次機(jī)器閥的升程限制器內(nèi)孔,則采取內(nèi)孔自增強(qiáng)處理措施使其獲得適宜的自增強(qiáng)壓應(yīng)力。在超高壓210MPa下其內(nèi)孔表面任保持為壓應(yīng)力狀態(tài),而其閥隙流速亦需控制在1.5m/s以內(nèi)。
G.強(qiáng)力雙頭螺栓固緊技術(shù)。
三次機(jī)缸頭配置12只M52雙頭螺栓,每只都承受588KN預(yù)緊力,當(dāng)壓縮機(jī)吸、排氣時(shí)其應(yīng)力幅度變化很大。除了選用疲勞強(qiáng)度高的材料和設(shè)計(jì)為彈性螺栓結(jié)構(gòu)外,在螺栓固緊時(shí)不僅每只螺栓必須受力均勻,尚需各只螺栓同步實(shí)施緊固時(shí)不僅每只螺栓必須受力均勻,尚需各只螺栓同步實(shí)施固緊。液壓拉伸器理想地解決了刺手問題。
H.研制了能夠遠(yuǎn)距離操作、自動(dòng)控制油壓恒高于氣壓約10%、以防膜片超壓破裂的解壓閥。
當(dāng)為三層膜片(氣側(cè)/中間/油測(cè)各1片)并采用膜片破裂油、氣信號(hào)引出/自控系統(tǒng)時(shí),機(jī)組的運(yùn)行安全性更獲確保。
2.2充氧(氮)車載隔膜式高壓壓縮機(jī)組
排氣壓力35MPa,吸氣壓力12MPa時(shí)供氣量120Nm³/h(N2)或85Nm³/h(O2),轉(zhuǎn)速500r/min,柱塞行程55mm,油缸直徑28mm。單級(jí)壓縮、雙缸對(duì)置,油冷卻器強(qiáng)制風(fēng)冷,容積效率高達(dá)50%,噪聲聲壓級(jí)81.6dB(A),1m。質(zhì)量?jī)H600kg、外形僅680mm×1200mm×675mm,得益于在國(guó)內(nèi)隔膜機(jī)中先采用的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力。能適應(yīng)排氣壓力變化的油壓隨動(dòng)調(diào)節(jié)閥,保持油壓高于排氣壓力14%~17%,有助于降低功率消耗和延長(zhǎng)膜片壽命。當(dāng)壓縮氧氣時(shí),采用鈹青銅膜片和4839氟油。具有膜片及隨動(dòng)閥膜片破裂報(bào)警、檢測(cè)系統(tǒng),油溫、油壓監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)。
此機(jī)組系原北京通用機(jī)械廠研發(fā),1997年鑒定。
2.3對(duì)稱平衡型隔膜壓縮機(jī)
A.2003年3月,北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)組織專家通過了對(duì)北京匯知機(jī)電設(shè)備有限責(zé)任公司氣體力40KN的GD134-30/160型隔膜壓縮機(jī)科技成果鑒定。確認(rèn)其對(duì)稱平衡型結(jié)構(gòu)隔膜壓縮機(jī)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng),填補(bǔ)了我國(guó)大型隔膜壓縮機(jī)品種的空白,認(rèn)定其技術(shù)性能指標(biāo)為國(guó)內(nèi)先進(jìn)、接近國(guó)際先進(jìn)水平。
B.北京京城環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司于2006年底推出了活塞高達(dá)80KN的大型對(duì)稱平衡型隔膜壓縮機(jī),功率達(dá)90KW。該機(jī)合理地借用本企業(yè)的往復(fù)活塞式對(duì)稱平衡型
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