H-198/13.7型活塞壓縮機存在一級排氣溫度高、機組振動大、一級活塞的強度和剛度不足等問題。通過改造一級活塞組件、二級缸蓋和一級活塞的結(jié)構(gòu)形式，降低一級排氣溫度，減小機組振動，提高一級活塞的強度和剛度等措施，機組的整機性能得到大大改善、提高了運行可靠性、改造獲得成功。
新鋼釩于2006年6月安裝設(shè)用了兩臺H-198/13.7型活塞壓縮機。該機型為上海壓縮機有限公司1996年的產(chǎn)品，機組為H形回列對置往復(fù)活塞3級空氣壓縮機，傳動軸為三段式，電動機功率1250kW，設(shè)計軸功率1248kW，排氣壓力1.37MPa（表壓），設(shè)計排氣量198m3/min（大氣常態(tài)吸入，溫度30℃，絕對壓力0.0863MPa），各級氣缸直徑分別為830mm、650mm、420mm，活塞行程280mm，主軸轉(zhuǎn)速428r/min。由于當(dāng)時的技術(shù)水平有限，機組在運行過程中出現(xiàn)了較多的問題，特別是一級排氣溫度達到190℃（進氣35℃）時，盡管采取了定期清洗氣缸冷卻水套和氣體冷卻器等措施，但未能消除壓縮機超溫現(xiàn)象，嚴重威脅機組的安全可靠運行，必須通過更改機組的結(jié)構(gòu)參數(shù)才能解決此問題。新鋼釩與上海壓縮機有限公司進行了多次技術(shù)交流，提出并實施了改造方案。經(jīng)改造，機組運行正常，取得良好效果。H-198/13.7型活塞壓縮機傳動示意圖如圖11-18所示。
1.機組存在的問題
（1）一級排氣溫度高機組運行過程中，各級排氣壓力分別為0.25MPa、0.59MPa、0.9MPa，各級排氣溫度分別為170~190℃、125℃、95℃。一級氣缸排氣溫度超過了相關(guān)規(guī)范要求，機組氣缸潤滑狀況惡化，氣閥積炭嚴重，氣閥彈簧、閥片、密封面等極易損壞，氣閥的清洗周期在500h以下，活塞環(huán)、支撐環(huán)（采用填充聚四氟乙烯材質(zhì)）磨損嚴重，使用壽命短，檢修頻繁。分析其原因，主要有以下方面：
①該機組實際排氣量比當(dāng)初的設(shè)計軟件計算值大，達到207.7m'/mi血，這就造成了級間冷卻器冷卻面積偏小。加上一級排氣溫度超高，使一級冷卻器出口的溫度（高于45℃）未能得到有效的降低，從而減小了二級氣缸的吸氣能力。
②二級氣缸蓋側(cè)的實際余隙比設(shè)計值大了很多，設(shè)計值是（3±0.5）mm，實際卻達到25mm，這使二級缸的相對余隙增大了4%。
這兩方面的因素使排氣壓力升高一級，進而使得一級排氣溫度進一步提高。如此周而復(fù)始的惡性循環(huán)，造成一級排氣溫度升高、效率降低，機組運行可靠性極低。
（2）各級氣缸振動大氣缸振動速度最大達到7.9mm/s，一級排氣管道振動值達到900μm。雖然氣缸振動值沒有超過規(guī)范要求，但各級氣缸排氣管道波紋補償器拉桿多次斷裂，曲軸主軸瓦、連桿甩瓦及腰瓦等多次損壞，嚴重影響了機組的安全穩(wěn)定運行。
由于原設(shè)計各級缸徑的配置比例不夠合理，機組設(shè)計的壓縮比分配不合理，活塞力不匹配，氣缸、曲軸等受力狀況不好，造成了機組振動較大，運行可靠性極差。
（3）一級活塞的強度和剛度不足H-198/13.7型活塞壓縮機的兩個一級活塞為單面鼓形錐臺結(jié)構(gòu)，內(nèi)部肋板的布置存在較大的錐度，受力狀況不好，導(dǎo)致強度和剛度受到影響，運行不到1000h即發(fā)生活塞端板脫落事故。
活塞的肋板尺寸與活塞直徑尺寸不匹配、肋板在活塞直徑方向的尺寸過小，這導(dǎo)致在機組運行過程中，大量的氣體力作用在肋板以外的前、后端壁區(qū)域（達到43%）。這部分力又作用在應(yīng)力集中的前、后端壁與活塞殼的焊接部位，導(dǎo)致前、后端壁與活塞殼焊接處產(chǎn)生疲勞裂紋并不斷擴大，最終導(dǎo)致活塞解體。活塞解體后的部件表面不平整，在軸向方向的位移尺寸超出活塞的向軸、向蓋余隙，使機組發(fā)生撞缸事故。
