江苏淮河化工有限公司无机厂40kt/a合成氨生产装置现有4台4M2075/320型氮氢气压缩机（六级压缩），均是旧压缩机。投入使用前，由主机生产厂对4台压缩机进行了重新设计和改造，使其适应现在的工艺流程。在使用过程中发现：二段活塞和活塞环的使用寿命较短，活塞环有时碎成颗粒状，卡在活塞与气缸之间使活塞与气缸难以分离，给维修拆卸造成很大的困难，既增加了维修费用和工人的劳动强度，又影响生产。为此，对二段活塞和活塞环进行了改造。通过一段时间的运行测试，各项指标均符合工艺要求，改造达到了预期的效果。
2原因分析
原设计的二段活塞材质为灰口铸铁，活塞环材质为球墨铸铁，支承环材质为填充聚四氟乙烯。支承环位于活塞中部，两端各设2根活塞环。经综合分析，活塞，活塞环使用寿命短的原因：活塞第2道环槽与支承环槽之间的间隔只有8mm，活塞材料为灰口铸铁，强度不够，运行磨损后，活塞环槽的间隙变大，活塞环反复撞击环槽两边的间隔，8mm的间隔首先被撞断，继而卡住活塞环，使活塞环烧毁，断裂，气缸被拉毛。缸径较大，只有1个注油点，润滑不够，活塞环处于半干磨状态，磨损加剧。气缸磨损后，气缸与活塞之间的配合间隙太大，没有及时更换气缸套。
3改造方案
（1）第1次改造是参考其它企业的经验，认为球墨铸铁活塞环容易断裂是材质原因，只是将材料换成填充聚四氟乙烯，规格复制原设计尺寸，还将开口间隙适当放大。改造后，虽然解决了活塞环的断裂问题，但使用寿命仍然不长，密封效果也不理想。
（2）第2次改造对活塞环原设计作了较大的改动，活塞材料由灰口铸铁改为铸钢；因活塞环需要加宽加厚，将原中间支承改为两端支承，目的是在中间留出较大的空间来布置活塞环。支承环位于活塞的两端。
当活塞运行到死点位置时，支承环大部分进入到气室内，将失去气缸壁的支承，如果此时支承环仍采用矩形环，就会脱槽落到气室内引起击缸。为防止支承环脱槽，将支承环槽一端和支承环均加工成45，45斜面代替了气缸壁的支承作用。
（3）活塞环的径向厚度由原12mm增加到18mm，活塞环和支承环的表面积增加较大。按常规分析，运行时必然会产生较多的摩擦热，如果不能及时移走这些热量，将破坏气缸内热量的平衡，甚至会烧毁活塞环和支承环。值得注意的是，支承环虽然由1根增加为2根，表面积增加许多，但改造后的支承环并不是全程参与摩擦，当活塞运行到上，下死点位置时，支承环总长84mm，其中64mm脱离气缸壁，不与气缸壁摩擦；填充的聚四氟乙烯摩擦系数小，自润滑性能好，所以不会产生太多的摩擦热，只要气缸水夹套的冷却水量充足，因加宽活塞环和支承环而多产生的热量可以被气体和冷却水移走，即气缸内热量的产生和移走还是保持平衡的。
4结语
经运行2000h后拆开检查，发现活塞环磨损很少，与气缸壁磨合得也很好，支承环也完好无损。改造后的二段活塞和活塞环性能完全能满足生产工况的需要，达到了设计要求，而且更能适应气缸被磨损后的状况，只要适当加厚支承环，加大活塞环，即使气缸磨损2mm以上，仍能取得很好的效果。二段活塞的改造成功，延长了气缸，活塞的使用寿命，解决了原来需要换缸套的问题，节约了大量的维修费用和时间。
