關于壓縮機用盤車器功率計算公式的探討

吳海云

（柳工（柳州）壓縮機有限公司，廣西 柳州545001）

1 引言

盤車裝置是活塞壓縮機的重要組成部分。所謂“盤車”是指在啟動電機前，用人力或電力盤車裝置將機器緩慢轉動幾圈。盤車的目的是在壓縮機運轉前對壓縮機裝配質量作最后檢查，以保證壓縮機能正常運行。此外，在裝配檢修過程中，也常需盤動部件至某一便于拆裝或檢修的位置。

對于小型及微型壓縮機，由于結構輕巧，常不用專門的盤車裝置，大多在聯軸器、皮帶輪或飛輪的外圓周上鉆幾個孔利用撬棍盤車，或不鉆孔而直接用手盤動輪沿。對于大、中型壓縮機，一般都設置專門的盤車裝置。此裝置有電動、手動；有齒輪帶動、棘輪帶動等。

2 功率計算

那么，電動盤車器所需功率該如何正確計算呢？

某用戶在使用我廠生產的大型煤氣壓縮機過程中，發現盤車器出現以下問題：（1）盤車電機發出沉悶異響；（2） 鑄鐵渦輪嚴重磨損；（3）離合器彈簧損壞。我們從材料、制造等多方面查找原因未果，最后我們發現是電機功率不夠造成。

按照《活塞式壓縮機設計》，盤車電機功率NP算式如下

壓縮機空載盤車時所需扭矩M算式

式中M——盤車時所需扭矩（kg·cm）

M1——壓縮機空載時的扭矩（kg·cm）

M2——電機空載時的扭矩（kg·cm）

np——盤車轉速（r/min）

N——主電機功率（kW）

n——壓縮機轉速（r/min）

G——主電機轉子重量（kg）

d——主電機軸軸頸（cm）

f——主電機軸軸頸摩擦系數，一般滑動軸承在半干摩擦狀態下取

k——系數，對輕型、高速及對稱平衡壓縮機取k=0.08～0.12

η——盤車機構的傳動效率

H-500/1.5型煤氣壓縮機主電機功率N=1250 kW，轉速n=425 r/min，電機轉子軸軸頸d=22 cm，電機轉子重量G=6000 kg；本機盤車器由兩對齒輪及一對渦輪渦桿將電機轉速910 r/min降至1 r/min，由相關手冊查得齒輪付傳動效率為0.97，渦輪渦桿傳動效率為0.7，因而η=0.66

按上述公式本機所選用盤車電機功率1.1 kW應該能滿足使用要求。用戶在不安裝氣閥時，還能正常盤車；但是在安裝氣閥后卻出現盤車器前述超載問題。經分析，筆者認為上述功率計算公式對于能夠完全卸荷的一般機器是適用的，因為它包含了盤車時克服原動機及工作機本身所需的摩擦力矩。但對于活塞壓縮機這種不能完全卸荷的機器，上述公式便不完善了，它忽略了克服氣閥阻力所需扭矩，因為盤車時一般無需拆除氣閥，所以必須克服氣閥阻力，才能盤動活塞。按此思路重新計算盤車電機功率為

r——克服氣閥阻力所需扭矩

D——氣缸直徑

a——氣缸個數

Fs——氣缸蓋端的吸氣阻力

Fd——氣缸軸端的排氣阻力

d1——活塞桿直徑

r——曲軸曲拐半徑。眾所周知，氣閥阻力源于氣閥彈簧力。按《活塞式壓縮機設計》[1]表4-9的推薦，氣閥全開時閥座通道單位面積上的彈簧力隨氣閥工作壓力提高而增大，而閥座通道單位面積上的彈簧力當然就是此時氣缸內的氣體壓力。

對于雙作用氣缸而言，活塞在克服氣缸一端吸氣閥阻力的同時，還要克服另一端排氣閥的阻力，由此得出以上M3的公式。本機工作壓力＜4 kgf/cm2，由該表查得所需彈簧力并取其平均值為Fs=Fd=0.001 kg/mm2=0.1 kg/cm2。本機氣缸數a為4，氣缸直徑D為98 cm，活塞桿直徑d1為7 cm，曲拐半徑r為12 cm。由此

可見，按上述公式原1.1 kW電機顯然不足以盤動機組；同時還可看到，氣閥阻力耗功甚至大于機組的摩擦耗功。

3 結語

按以上計算結果我們修改了盤車器設計，配2.1 kW電機，增大彈簧力，渦輪改用高級材料制造，發到用戶處使用，結果盤車正常。

[1] 張超武，楊紹侃.活塞式壓縮機設計[M].北京：機械工業出版社.

[2] 徐灝，等.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社.