1.压缩机行业的形成
(1)建立行业组织 为了适应农业发展的需要,1958年国家开始大力发展化肥工业,为此,国家进行了大规模的投资,建立了一批压缩机制造厂。上海市被指定成套提供年产2.5万t及2000t合成氨的化肥设备,为此对化肥用压缩机制造生产进行了布局。上海精业机器厂(1966年改名上海压缩机厂)1960年扩建转产为压缩机的专业制造厂,专业生产氮肥厂配套用的各种机泵;将循环压缩机和各种化肥生产用泵转到上海大隆机器厂生产,该厂由此成为压缩机生产的兼业厂(改革开放以后企业重组,上海压缩机厂与上海大隆机器厂合并,组建了新的上海大隆机器厂有限公司)。
随着国家经济建设规模的扩大,压缩机的需要量与日俱增。1958年底,围绕“大炼钢铁”的需要,一机部在沈阳市主持召开了“大打矿山之仗”的会议,动员并安排了一批工厂专门生产动力用空气压缩机,由沈阳气体压缩机厂无偿地提供图样和技术文件,提供技术指导。由此开始,国家先后对无锡通用机械厂(后改名无锡压缩机厂)、北京第一通用机械厂、南京压缩机厂、柳州空气压缩机厂等进行了大规模的扩建和新建;同时,有一批工厂也陆续开始从事压缩机的专业或兼业生产,如赣南通用机械厂(后改名江西气体压缩机厂)、许昌通用机械厂、北京第二通用机械厂(后改名为北京重型机器厂)、上海华泰空压机厂(1960年更名上海第一压缩机厂,后又改为上海气阀厂)、上海铸明铁工厂(曾改名上海第三压缩机厂,于1979年将压缩机产品并入上海压缩机厂)、山东昌潍生建机械厂(后改为山东生建机械厂)、重庆华中机械厂(曾改名重庆东风机器厂,后又改名为重庆气体压缩机厂)、自贡市机械一厂、天津承顺铁工厂(曾改名天津空气压缩机厂,后与天津冷气机厂合并)、常熟市机械总厂(后成为制冷压缩机的专业生产厂)和鞍山市空气压缩机厂等。“沈阳会议”可以说是压缩机制造业大发展的一个动员会,这次会议对我国压缩机制造业的发展产生了重大的影响。
虽然压缩机制造业已逐步成为我国新兴的产业,但大多数制造厂起步低,主要是仿制国外产品,无统一的标准,产品五花八门,杂乱无章,品种少、质量低的矛盾开始突出。加强企业之间、企业和高等院校、科研机构之间的协作与交流,联合厂、所和院校的力量解决技术难题,制订发展规划和标准等工作的重要性越来越明显,因而,成立行业组织已成为当时发展的必然趋势。一机部根据压缩机制造业和科研队伍的发展情况,决定成立我国压缩机行业组织,加强对压缩机工业的统一组织和领导。
1958年11月,由一机部一、三局主持,在沈阳市召开了第一次全国压缩机行业会议,有沈阳气体压缩机厂、蚌埠空气压缩机厂、北京第一通用机械厂、上海压缩机厂和沈阳空气压缩机制造厂等八个专业厂参加,正在规划生产压缩机的厂以及通用机械研究所、西安交通大学也参加了会议。会议推举沈阳气体压缩机厂为全国压缩机行业组长厂,着重讨论了我国压缩机行业的发展规划,提出了关于发展我国往复活塞压缩机系列的意见稿,并对组织联合设计,以及制订急需的技术条件、排气量测定方法等工作进行了讨论与安排。
(2)科研和教学队伍 经过“一五”时期的建设,开始有了压缩机行业的专业科研力量,但不论在力量和水平上,都远远不能满足行业发展的需要。1958年,在通用机械研究所成立第五研究室,包括压缩机、冷冻机两个专业。压缩机专业初建时只有6人,试验室面积仅100m2,经不断发展与壮大,到1965年发展到40余人,试验室面积为500多m2,成为行业技术归口单位和进行新产品研究的骨干力量,在联合高等院校和行业厂发展重要新产品、制订压缩机有关标准、组织行业活动和情报交流等方面,起着主要的作用。
一机部根据建立石化通用机械工业科研网的方案,在建立骨干科研所的同时,还重点抓了专业产品研究所的建立。1960年,按一机部一、三局及沈阳市机械局的指示,由沈阳气体压缩机厂的设计科和研究室合并成立了沈阳气体压缩机研究所,经一机部审定为部管二类所。同一年,一机部决定在武汉机械学院开设压缩机专业(20世纪60年代该专业随武汉机械学院并入华中工学院),包括活塞与透平压缩机,学制五年。在此前后,根据国家化学工业发展的需要,还在若干院校设立了化工机械专业,这进一步加强了压缩机专业人才的培养,特别是西安交通大学和华中工学院,在专业理论研究和应用等方面做了大量的工作,成为了压缩机行业科研队伍中一股重要力量。与此同时,一些企业通过生产实践的锻炼,培养了一批技术人才,产品试验研究水平和制造能力也在逐年提高。至1965年,我国压缩机行业的科研队伍已基本形成。
(3)“三化”(标准化、通用化、系列化)工作的开端 1957年以前,为了适应当时经济发展的迫切需要,国内压缩机产品几乎完全是由生产厂自行选择国外相应产品进行仿制的。由于技术上未能完全掌握压缩机产品特性,缺乏设计与制造经验,在结构型式的选择方面无统一的认识,因此,造成型式零乱繁多,质量不稳,如沈阳气体压缩机厂生产的六种基本产品中,就有立式、卧式、L型、W型和V型五种完全不同的型式,从而给技术、管理和成批生产等方面造成了很多困难,成本也高。当时仿制的产品多系国外20世纪二三十年代的技术水平,不同程度上存在有重量大、功率消耗多及其他经济指标低等缺点,无论对制造还是使用部门都没有较好的经济性。根据形势发展的要求和压缩机制造业近10年所积累的经验,并参考国外资料,认为压缩机工业已完全有必要也有可能考虑开展“三化”(标准化、通用化、系列化)等方面的工作。
1958年,在国家部局的指示下,通用机械研究所会同沈阳气体压缩机厂开始了压缩机系列方案的制订工作,于年底完成,并经部〔59〕机技字第117号文,获得批准。这一方案的主导思想是只要设计出动力用低压五种基本产品,在活塞力及功率接近的情况下,便可派生出近百种的变型产品,基本上可以满足各部门在当时所提出的产品规格需求;同时,制订了压缩机行业第1版标准,包括“型式和基本参数”“气量测定方法”等,并起草了压缩机的技术条件。
通过这一时期的工作,大大缩短了产品与工艺设计的时间,给生产准备、降低制造成本、用户的维护和检修等都带来了方便,为掌握产品性能水平、控制产品质量提供了重要的依据。
(4)控制产品质量 20世纪50年代末期和60年代初期,压缩机产品性能不稳定,给用户使用带来了许多的不便。为了控制产品质量,避免粗制滥造,由上级领导机关带队,行业组织了“三机”(压缩机、制氧机、制冷机)质量鉴定推广试车队,分别到各厂对产品的性能和零部件的质量等方面进行了检查,不合格品一律定为等外品,不允许出厂。这项活动对企业起到了质量监督作用,较好地把握住了产品质量关,这在当时对企业提高产品质量、技术水平和制造力量等方面发挥了重要作用。
1959年,共对行业71个厂的9个品种进行了检查,其中,耗油量达到要求的仅有2台,耗电量达到要求的仅有5台。例如:沈阳空气压缩机制造厂的排气量为6m3/min压缩机,要求耗油量不超过70g/h,实测值却达330g/h,比规定标准高出3.7倍;沈阳气体压缩机厂的L-20/8型空气压缩机要求轴功率小于120kW,实测值达148.7kW,超过规定标准24%。检查结果表明,无一个产品达到一类品(产品质量稳定,设计、制造符合标准),二类品(质量和标准两项,其中一项不符合要求)则占80%。最主要原因是气阀寿命短,国外产品水平达1万h左右,而国内产品一般为400~500h,有的更低。一般产品须一月一小修,半年一中修,一年一大修;不少产品未能完全达到技术条件要求。
通过这次活动,基本摸清了当时我国压缩机行业产品质量和品种存在的问题,明确了研究、攻关方向。在这之后,部局机关逐步放权到各行业,由各行业组织开展厂际竞赛,进行行业产品质量的评比活动,如1961年8月,行业组织产品质量检查评比组,对行业15个厂的15个产品进行了检查评比。这项工作的开展,对改变只重产量、产值,不问质量的混乱局面有一定的成效。
(5)行业活动 自1958年召开首次压缩机行业会议以后,在一机部一、三局(1972年8月原一机部一、三局改为一机部重型通用局:1978年底一机部重型通用局划分为重型矿山总局和通用机械总局;1982年5月一机部、农机部、国家仪表局和国家成套总局合并成立机械部,通用机械总局改名为机械部通用机械工业局)的具体指导下,由归口研究所、各制造厂、大专院校、用户和科研设计部门共同协商组织活动,上级主管部门参与指导,并给予适当的行业经费,开展了形式多样的行业活动。其中研究所和组长厂发挥了主要的作用,把各企业、科研单位、高等院校有机地组织起来,开展厂际竞赛,提高产品质量和技术水平,进行行业情报交流,组织科研攻关,制定行业规划,并定期召开专业会议等一系列活动。
随着压缩机专业技术水平的不断提高,了解国外压缩机的发展动态,掌握国内其他有关科学、专业技术的发展情况和市场的预测等情报工作便愈加显得重要,行业间要求建立相互联系的呼声也愈加强烈。1963年6月,在石化通用机械工业局和一机部科学技术情报研究所的指导下,全国压缩机行业第一次技术情报工作会议在北京市召开,全国压缩机技术情报网正式成立。情报网建立以后,主要是以产品质量为重点,组织开展产品质量、专业技术、企业管理和情报交流等一系列活动。1965年,将沈阳气体压缩机研究所编印的《压缩机技术》杂志定为部级科技刊物,由内部刊物改为行业内部刊物。在此期间,由通用机械研究所编辑出版的《化工机械》于1963年7月正式创刊(1966年改名《化工与炼油机械》,1973年更名为《化工与通用机械》,定为部级科技刊物,1984年经国家科委批准定名为《流体工程》,成为中国机械工程学会流体工程学会的刊物)。
2.各类压缩机的发展成果
(1)一般动力用往复式活塞空气压缩机 1959年之前,我国空气压缩机的生产、制造一直沿袭苏联的一套方法,或仿制日本、美国、加拿大等国家20世纪二三十年代的产品,加之各制造厂只着眼于满足用户需要的规格,草率设计,不注重技术上的分析研究,因此,大多数产品结构陈旧,技术经济指标不高,虽经一些改进,也无法彻底解决这些产品的先天不足,严重地阻碍了我国空气压缩机的发展。
20世纪50年代,L-20/8型是我国动力用空气压缩机主要机型之一,其气缸为W型布置,单作用,配套电动机功率为155kW,功率消耗大,排气温度高,气阀寿命短,故障多,油耗达2kg/h以上,当时称之为“油老虎”“电老虎”,用户意见很大,但这种规格的产品需要量大,生产厂也多。鉴于这种情况和当时压缩机制造业所具备的条件,认为有必要也有可能自行设计出适合我国国情、经济优良的系列产品。1958年,通用机械研究所与沈阳气体压缩机厂首先制订了动力用压缩机的系列方案,并决定将排气量为20m3/min的L型压缩机作为动力用压缩机系列的第一台示范性设计。为此,沈阳气体压缩机厂对老产品L-20/8型空气压缩机进行了比较详细的试验、分析,为新产品的设计打下了基础。
1959年,在国家部局的指示下,组成了有通用机械研究所、沈阳气体压缩机厂、西安交通大学、昆明重型机器厂和北京第一通用机械厂参加的联合设计组。设计组查阅了大量的资料,吸收国内外机器的优点,制定出设计方案,并参照美国ASME PTC-9试验规程对样机进行性能测试;用弹簧示功器测录了气缸指示图,进行了400r/min与500r/min的性能对比试验、气缸结构型式的对比试验、二级排气缓冲容积试验、油过滤器性能试验等。这是国内首次对压缩机性能进行的全面而系统的研究工作。在做了大量试验研究工作的基础上,确定机器的最佳转速为400r/min,结构型式为斜缸布置。由于在该机设计过程中,充分地收集与对比分析了国外资料,对主要部件进行了反复的研究讨论,并在老机器上进行了若干单项试验(如气阀等),所以在经过几次修订之后,产品的设计参数和结构均较为合理。
通用机械研究所试验工厂承担了样机的试制工作。当时,该厂设备条件差,缺少镗床、摇臂钻、大型机床与磨床等设备,给试制工作带来了很大的困难。在设计人员、工人的努力和兄弟单位的协作下,群策群力,土法上马,终于克服了一道道难关。特别是在铸造工艺方面,该机的气缸、机身构造比较复杂,技术要求高,而当时焦炭质量差,铁液温度不高,木模易变形,气缸和机身先后分别报废了5个和6个,后经讨论,改进了机身、气缸的结构及铸造方法,终于通过了这一关。1959年9月,我国动力用压缩机系列中的第一台典型产品——4L-20/8型空气压缩机在通用机械研究所试验工厂诞生。由于加工机床精度有限,有些零件精度未能达到设计要求,但其比功率及重量等主要指标均达到了当时国外同类产品的先进水平。4L-20/8型压缩机,由于其性能优良,工艺性好,在全国被迅速推广,并经过不断地改进,成了我国动力用压缩机系列最主要的机型。该机的试制成功,成为我国压缩机由仿制阶段步入自行设计制造阶段的转折点,带动了一大批新产品的产生。
1960—1961年,通用机械研究所在设计制造了3L-10/8型压缩机之后,又分别组织沈阳气体压缩机厂、北京第一通用机械厂和蚌埠空气压缩机厂等单位,先后试制完成了5L-40/8型,6L-60/8型和7L-100/8型空气压缩机,但性能均不如4L-20/8型稳定。10~100m3/min空气压缩机的设计试制完成,逐步淘汰了相应规格的仿制产品,结束了产品规格混乱的局面,形成了我国L型动力用空气压缩机的系列产品。
与此同时,我国建筑工程施工中传统的钢钎、铁锤正逐步被压缩机驱动的风动工具所取代,这促使小型空气压缩机的发展也进入了新的高潮。蚌埠空气压缩机厂和无锡压缩机厂等单位先后仿制完成了排气量为6m3/min和9m3/min压缩机,结构型式基本为W型。1959年底,沈阳空气压缩机制造厂研制成功了排气量为3m3/min和6m3/min的V型空气压缩机。
1962年,通用机械研究所组织沈阳空气压缩机制造厂、南京压缩机厂、蚌埠空气压缩机厂和上海第二压缩机厂等6个单位成立联合设计组,在南京市进行了1V-3/8和2V-6/8型空气压缩机的设计,1964年在沈阳空气压缩机制造厂试制完成,并通过鉴定。1965年,无锡压缩机厂、上海气阀厂和柳州空气压缩机厂在柳州市又联合完成了排气量为9m3/min、型号为VY-9/7的V型空气压缩机更新设计工作。这些产品和老产品相比,具有结构简单、重量轻、耗电和耗油少等优点,为我国动力用空气压缩机增添了新的品种。
1966年起,通用机械研究所、江西气体压缩机厂和无锡压缩机厂等单位设计制造了L5.5-40/8型空气压缩机,于1972年通过鉴定,其转速比老产品提高50%,性能良好。
动力用空气压缩机的发展历史最长,技术比较成熟,但与回转压缩机相比体积和重量偏大。20世纪60年代—70年代初,国外往复活塞压缩机开始趋向高转速、短行程的方向发展,我国也相应地开发研制了这种动力用压缩机。
1971年3月,通用机械研究所和无锡压缩机厂等行业厂联合设计了4LA-20/8型空气压缩机。1974年,余姚通用机械厂在4L-20/8机的基础上试制完成了L3.5-20/7型空气压缩机。该机采用转速为980r/min、行程为120mm的高转速、短行程结构,具有结构紧凑的特点,与4LA-20/8型空气压缩机相比,其重量、体积大大减小。但由于该机的比功率偏高,未能作为定型推广产品,只有余姚通用机械厂进行小批量生产。
1973年5月,北京第一通用机械厂研制完成的L5.5-40/8型空气压缩机通过了技术鉴定,开始批量生产。
1974年,西安压缩机厂与西安交通大学合作,开始研制高转速、方外形结构的压缩机。这种压缩机因增大了级间缓冲容积,使通道中的气流速度降低,而减少了气体流动的能量损失。经过近30次的单项试验研究,在取得大量数据的基础上进行了试制,使方外形结构的压缩机L2-10/8-I型终于在我国首次获得成功,其主要性能指标基本达到国内外先进水平。L2-10/8-I、L3.5-20/7型等空气压缩机的试制成功,成为我国新型动力用压缩机的新起点,为动力用压缩机适当提高转速,改进设计取得了经验,对我国动力用压缩机的系列更新产生了一定的影响。1978年,L2-10/8-I型空气压缩机荣获全国科技大会奖。
1977年,通用机械研究所、山东生建机械厂和西安交通大学等单位联合设计、试制了L3.5-20/7型方外形结构空气压缩机产品,转速为980r/min,行程为120mm,电动机直联传动,其性能指标良好。
1983年,北京第一通用机械厂生产的天坛牌4L-20/8型空气压缩机荣获机械部1982年优质产品奖。
这时期,蚌埠第二空压机厂和柳州空气压缩机厂也各自试制完成了排气量为100m3/min的压缩机产品。
(2)工艺气体压缩机 20世纪60年代初,为了尽快地解决全国人民的“吃、穿”问题,中央成立化肥领导小组,加强对化肥工业的领导。1960年12月,根据中央化肥领导小组的指示,一机部在北京市召开“压缩机、制冷机、制氧机和阀门”简称“三机一门”会议,全面安排了中、小型合成氨化肥厂工艺流程中所需的专用压缩机产品的科研、新产品试制、产品系列化、产品质量和验收技术标准以及生产计划等工作,这次会议成为压缩机上水平、上能力的里程碑。会议之后,一大批工艺用压缩机相继研制成功。1963—1964年,一机部、化工部和上海市相关单位连续在上海市召开了两次全国氮肥设备制造技术工作会议,会议讨论了当时氮肥设备生产中存在的有关设计、制造、标准等方面的技术问题,制订了若干技术政策和暂行标准。会议之后,研究所、高等院校和行业厂等对高压压缩机的活塞环结构、填料密封和阀片寿命等一系列重要课题,进行了联合攻关。
这几次会议对压缩机的发展产生了重要的影响,而大型高压压缩机设计、制造水平的飞跃,正是在这一时期开始的,这适应了当时国家发展的需要。
1)小型工艺用压缩机。中央根据小型氮肥厂具有建设周期短、见效快,投资少、产销灵活、便于就近供应等特点,于1958年提出结合国情,在发展大、中型(当时大型指年产5万~10万t;中型指年产2.5万t)氮肥成套设备的同时,大力发展小型氮肥成套设备。当年2月,在上海市召开了氮肥设备三部部长联席会议(化工部、冶金部和一机部),上海市相关单位也参加了这次会议,具体安排了年产2000t和5000t小型氮肥成套设备的生产任务。
1957年7月,上海压缩机厂根据上海机电产品设计公司按美国沃星顿(Worthington)公司20世纪20年代产品设计的图样,试制完成了排气量为400m3/h氮氢气压缩机,该机成为全国第一批兴建的13家年产2000t合成氨厂的配套设备。该机采用杯状阀、柱塞和软填料密封结构,为四列、四级、卧式、平带减速起动,终压为28.6MPa。1958年上半年,蚌埠空气压缩机厂按大连化工设计院提供的图样,生产出排气量为270m3/h、排气终压为12MPa、转速为400r/min、电动机功率为75kW的联合压缩机。该机系立式、双列、五段结构,年产规模800t氨水。
根据“三机一门”会议的精神,压缩机行业决定小化肥压缩机立式、卧式、L型和对称平衡型四种方案同时并举,各设计组展开竞赛,择优选定推广,以取代结构陈旧、性能差的氮氢气压缩机。在对压缩机的终压和排气量进行统一规定之后,就四种机型的试制工作进行了具体分工:通用机械研究所与大连化工机械厂(后改为大连冷冻机厂)联合试制对称平衡型;蚌埠空气压缩机厂会同化工部化工机械研究所负责卧式机型的试制;沈阳气体压缩机厂负责设计、制造L型;而立式机型则由南京压缩机厂负责。这是一次全国性压缩机设计、制造的大竞赛,仅用了8个月的时间,四种样机均试制完成,通用机械研究所和大连化工机械厂试制的2D-6.5/150型氮氢气压缩机成为我国第一台对称平衡型压缩机,为研制大型对称平衡压缩机打下了基础。
鉴于400m3/h压缩机结构陈旧,气量小,电耗大,不能充分满足化肥生产的要求,1960年初,上海压缩机厂从易于制造、方便用户的角度出发改进了设计,选用双L型机身布置,为四列、六缸、六级结构,转速为375r/min,并于当年年底制造完成了首台样机(L3.3-720/320型),该样机性能参数均达到要求。由于当时国家急需供货,所以仅在一个月内该厂一次投产30台机器,虽在数量上完成了上级的任务,但经一机部“三机”质量鉴定,产品出现严重的质量问题,需全部返修。上海压缩机厂吸取了这一教训,专门组织攻关组,重点解剖了一台机器,对阀片、十字头销轴、缸套内孔、冷却系统等问题进行了研究,并加强了产品的生产管理,在1962年6月产品才全部达到了设计要求。该机经过多年广泛的工艺运行之后,被化工部定为年产2000t合成氨厂(1963年在原产2000t/年基础上提高到5000t/年)的定型设备,并获新产品科研一等奖。20世纪60年代后期,上海压缩机厂根据小化肥厂改变工艺流程及挖潜增产的需要,又对L型氮氢气压缩机做了改进,将转速提高到500r/min,变型设计了L3.3-17/320型氮氢气压缩机,进一步扩大了应用范围,使L型氮氢气压缩机成为小化肥行业应用的主要机型。
2)大、中型工艺用压缩机。大、中型工艺用压缩机经历了以下三个阶段:
第一阶段:仿制阶段。1957年,国家开始组织氮肥成套设备的生产,并决定以年产2.5万t合成氨的中型氮肥成套设备为先导。在压缩机方面,由于当时民用机械工业生产能力不足,大型高压压缩机的试制任务多由军工系统企业承担。继大连化工厂试制成功我国首台大型高压氮氢气压缩机之后,新品研发进展很快。1958年,1Г-266/320型氮氢气压缩机仿制产品在齐齐哈尔和平机器厂获得成功。同年,沈阳东北机器厂根据南京化学工业公司设计的图样,在3个月内共设计制造了7种、19台小型专用机床,在小设备上造出了2SLK型氮氢气压缩机。更多产品的仿制成功,开始改变了我国大型工艺用压缩机完全依靠进口的局面。为了适应国家发展的需要,大型压缩机的生产任务逐渐由军工企业转到机械企业,压缩机制造业在经验、资料、技术缺乏,设备简陋等不利条件的基础上,逐步壮大,创造了一个个业绩,满足了国家发展的需要。
1960年起,上海压缩机厂根据一机部的要求,继续对2SLK型氮氢气压缩机进行全面的吸收消化工作,结合实际,在结构上进行了改进,解决了加工设备严重不足的难题,首台样机于当年年底完成。由此,该厂比较完整地掌握了大型压缩机的制造技术,并制订出相应的质量标准,成为发展我国大型工艺用压缩机的重要起点。与此同时,5Г型氮氢气循环压缩机在上海大隆机器厂仿制成功。
第二阶段:大型对称平衡型压缩机的自主开发阶段。20世纪50年代,大型对称平衡型压缩机在国外开始得到迅速的发展,这种机型具有结构紧凑、平衡性优良的特点,很有发展前途。而当时我国应用的仿制产品,结构陈旧,效率低,“三化”程度差,这不仅增加了制造与维修的困难,而且不利于迅速发展新的品种与规格。基于上述原因,迅速建立与发展我国大型压缩机系列,乃是一项十分迫切的任务。这一切促使通用机械研究所、上海压缩机厂、东北机器厂和沈阳气体压缩机厂等单位先后提出设计D、H、M型对称平衡压缩机,以分别取代1Г266、2SLK、PLK型仿制产品。通用机械研究所为此组织召开专业会议,拟定了大型对称平衡型压缩机的系列草案,对活塞力等级、行程、转速等基本参数做了若干规定,并就新产品设计方案进行了初步酝酿。该草案虽未获批准,但对各有关单位研制新产品产生了影响。1960年,化工部发文具体规定了产品的各项基本参数及技术要求,而后各项工作全面展开。
1960年初,苏联列宁格勒设计院大型压缩机设计专家多勃隆列夫斯基到通用机械研究所,指导4D330型压缩机设计组的工作。后来苏方撤走了专家,使这项工作夭折。因此,只有靠自己的力量发展中国工业。通用机械研究所率先开始主持设计功率为4000kW、结构复杂的6D32型氮氢气压缩机。当时,设计工作缺乏资料和经验,只有产品样本及苏联专家留下的一些M型系列的资料。正当设计工作开始不久,由于使用部门低估了国内的水平,不愿意向一机部订货,而转向德国订购了12台氮氢气压缩机,6D32的研究工作被迫中断。1963年,国外产品到货,因存在着严重的质量问题,性能比国产机器还差,只好全部报废,仍决定由一机部提供产品。
1963年起,通用机械研究所重新启动6D32的设计工作。6D32型压缩机转速高,机身受力复杂,密封压力最高达12.5MPa(五段)。为了确保该机的设计质量,从强度和易损件两个方面考虑,在D6.5型对称平衡型压缩机上进行了动态应力测定和1∶2.5模拟静载强度试验,对高压填料(12.5MPa)、高压活塞环(32MPa)皆在试验机上进行了1∶1模拟试验,同时对气阀进行了研究。经过一系列试验研究之后,积累了强度研究的资料,基本掌握了高压密封技术,为设计大型对称平衡型压缩机提供了重要的依据。设计完成之后,一机部向太原重型机器厂下达了试制6D32-285/320型压缩机的任务,太原重型机器厂结合本厂实际,对设计图样进行了修订,终于在原有设备上采用曲轴整体锻造新工艺,解决了大型曲轴的生产问题,于1965年底完成试制。该机转速为250r/min,1966年夏季安装在石家庄化肥厂作为年产5万t氮肥厂的配套设备,一次试运转成功,运行良好。在我国压缩机制造业发展史上,6D32型压缩机既是自行设计的经典之作,也是中国进入大型高压压缩机制造的里程碑标志。
1960年7月,上海压缩机厂与通用机械研究所、东北机器厂组成联合设计组,从加工工艺性、维修接近性、配套方便性及尽可能适应用户传统使用习惯等因素考虑,选择了四列H型结构,开始进行H221-140/320型氮氢气压缩机的方案设计,由上海压缩机厂在1962年上半年完成了全部图样和技术文件的设计与修订。在试制过程中,上海压缩机厂克服了经验和资料不足的困难,经过努力,较好地解决了设计与制造中用普通机床完成曲轴加工等若干关键技术,并克服了大型曲轴轴颈的表面粗糙度、圆度以及曲轴的平行度等难题,1965年9月完成了首台试制任务。1966年初该机投入工业运行,情况良好,成为我国第一台通过鉴定的大型对称平衡型压缩机。该机活塞力为220kN,供年产2.5万t化肥厂使用。
1962年9月,4M12-45/210型二氧化碳压缩机的研制也在沈阳气体压缩机厂拉开了序幕。该机是年产11万t尿素的重要设备,为四列、对称平衡结构,采用悬挂电动机,行程为300mm,主轴瓦、连杆瓦均采用了精密薄壁瓦新技术,电机功率为630kW,于1966年安装使用。后来上海大隆机器厂等单位也相继生产了这类机型压缩机。
当时,大型对称平衡型压缩机在国外也仅在几个工业发达国家刚刚获得成功,我国设计人员在资料和经验缺乏的情况下,在机械设备能力不足的基础上,总结经验与教训,学习国外先进经验,冲破了一些条条框框的约束,克服重重困难,圆满地完成了机器的设计和制造,其技术水平和产品性能等均接近国际先进水平,成功地取代了老产品。6D32、H22和4M12型压缩机的研制成功,标志着我国压缩机制造水平已达到了一个新的高度,缩短了与国外工业发达国家的水平差距。在这之后,以这三个机型为基础,派生出大批的产品,我国化肥工业所需要的压缩机基本上实现了自行设计和生产,结束了完全依赖国外进口设备的时代。
随着我国氮肥工业大发展,氮肥压缩机需求的增长速度加快,出现了追求产量、忽视质量的现象,造成产品耗能高,质量大幅度下降,影响了化肥生产的正常进行,致使氮肥生产的经济效益差。据1979年统计,全国小化肥厂亏损单位竟占61%,这一切引起了国家领导的高度重视。1972年起,相关工厂在国家部局的具体指示下,先后组成产品攻关小组,对压缩机进行改造。1974年以后,一机部和化工部联合开展以节能为中心的技术改造工作。重点对小化肥厂使用的压缩机等主要耗能设备进行了改造,用5年的时间分别改造了700多个小化肥厂,将原年产3000t级提高到5000t级,5000t级提高到1万t级,同时也对中型氮肥厂的设备进行了改造和定型,将原年产5万t级提高到6万t级,效果显著。
1973年7月,根据我国建设15万t/年大型氮肥厂的要求,上海压缩机厂开始进行4D45-25/24.5-320型氮氢气压缩机的试制,单机年产能力达7.5万t合成氨,轴功率为3900kW。在设计过程中,上海压缩机厂致力于解决主机各部件之间及主机、辅机、管道之间的良好匹配,对压缩机主要技术关键,如运动参数、排列方案、振动、动态刚度、高压气缸强度、高压密封性能、气阀性能寿命和辅机结构型式等方面进行了系统的分析论证,借鉴以往成功的经验,于1975年底完成了首台机器的试制工作,工作状态良好。这标志着我国大型高压压缩机技术水平又提高了一步。
1976年3月,为了配合对小化肥厂的技术改造,以先进机型取代老产品,一机部、化工部联合组织小氮肥设备选型组,对全国37个单位进行了调查,并提出设计单机年产5000t合成氨压缩机的试制任务,上海压缩机厂、沈阳气体压缩机厂等单位都开始着手了这方面的工作。上海压缩机厂制造了H8-36/320型氮氢气压缩机,随后,沈阳气体压缩机厂生产4M8(3)-36/320型氮氢气压缩机和2DZ5.5-1.4/285~320型氮氢气循环压缩机,满足了小化肥厂扩建和改造的需要,并投入批量生产,在小化肥技术改造中发挥了作用。
第三阶段:对高压气缸强度及应力分布等开展理论研究阶段。在进行小化肥技术改造和发展大型压缩机的同时,有关压缩机厂和单位又开始了高压气缸强度及应力分布等理论研究。
1972—1974年,上海压缩机厂、西安交通大学和通用机械研究所联合,以H22型压缩机的高压缸为对象开展工作,对腔底开裂的主要原因,导致腔底产生应力的因素以及阀腔型式、尺寸影响等问题进行了一些探讨,提出了放厚腔底、改变阀腔型式、加预紧力等处理方案,从而,迈出了气缸强度研究的第一步,加深了对阀腔的认识。在此基础上对原设计进行改进,取得了满意的效果。(www.daowen.com)
1978年,上海压缩机厂从稳妥角度出发,再对H22型压缩机的六段缸头做了结构改进,以进一步提高其疲劳安全裕度。在研制过程中,还对阀腔底部圆弧半径尺寸与应力大小的关系做了一系列的应力测定工作,取得了许多有价值的科学数据。在此期间,西安交通大学对1Г-266/320型压缩机主轴断裂问题也进行了一系列的理论研究。
这一系列的研究,为大型压缩机的进一步发展创造了条件,企业由单纯地重视设计、制造、满足国内发展需要的阶段逐步走向重视基础研究与设计相结合的新阶段。
(3)超高压压缩机 超高压压缩机是随着聚乙烯工业的兴起而发展起来的,其最终压力高于100MPa,这无疑对材料、密封、设计和工艺等技术都是一个严峻的考验。世界上第一台超高压压缩机是1938年问世的,而真正得到发展则是在20世纪50年代以后。我国最初在1958年从联合国考察报告中获悉相关信息,沈阳气体压缩机厂从有限的资料中得到启示,于1959年10月设计制造成功我国首台聚乙烯超高压压缩机(11-5/320-1500型),起初是采用巴氏合金填料,能使用170h,后改用金属与液压相结合的密封结构,延长了寿命。
1961年5月,由化工部化工设计院、化工机械研究所、沈阳气体压缩机厂和通用机械研究所组成超高压压缩机联合设计组开展研制工作。沈阳气体压缩机厂采用金属机械密封并中间注油的方法,改进了11-5/320-1500型压缩机;通用机械研究所参考苏联资料,采用液压密封结构,于1964年试制完成了A-5/400-1500型超高压压缩机。该机采用卧式、单级、双缸、对置式结构,其关键在于气缸加工和密封。气缸系两层热套,缸径为ϕ30mm,全长750mm,液压密封,密封介质为甘油。为保证对气缸内孔的密封和圆度、锥度要求,采用深孔拉镗工艺加工,达到孔母线直线度误差小于0.01mm,锥度误差小于0.018mm,圆度误差小于0.002mm(均为全长),表面粗糙度Ra为0.8μm。沈阳气体压缩机厂和通用机械研究所的两台样机均安装在吉林化学工业公司高压聚乙烯试验系统中。此后,上海大隆机器厂和沈阳气体压缩机厂又先后试制了两台,排气压力为200MPa,因用户原因,而未投入工业性运行。我国超高压聚乙烯压缩机自1958年起开始着手研制,起步并不算晚,却由于形势的变化,使试验研究工作两起两落,虽说设计试制了四种共五台不同规格的机器,但皆因种种原因均未真正投入工业性运转,在设计、材料、制造工艺等一系列重大关键技术上没有取得实质性的突破,因此这个时期超高压压缩机在我国基本上没有得到发展。
(4)无润滑压缩机 1958年,由于氧气顶吹炼钢新技术在我国得到应用,需要配套采用无润滑压缩机。当时,杭州制氧机厂对加拿大生产的水润滑氧气活塞压缩机进行仿制,完成了石墨环式水润滑压缩机。该机采用皮碗密封结构,为立式、三级压缩,排气量为100m3/h,排气压力为3MPa,适于低压工况,但压缩气体不够洁净。
为配合发展我国纺织工业的无梭喷气织布新技术,1965年起,沈阳气体压缩机厂按一机部的要求开始研制迷宫压缩机。根据日本产的压缩机,经过精心加工,于1966年6月仿制完成了1Z5.5-6/6型迷宫空气压缩机。1965年初,上海大隆机器厂按首都钢铁厂由日本神户制钢所机械厂引进的设备,于1968年也仿制成功了一台迷宫式压缩机,但均未应用推广。
填充聚四氟乙烯优点较多,国外已在压缩机上大量采用。根据这一情况,沈阳气体压缩机研究所与中国科学院兰州化学物理研究所联合,于1964年开始了填充聚四氟乙烯环在往复活塞压缩机上的应用研究。同年8月,氟塑料密封元件的研制成果通过了由一机部和中国科学院主持的鉴定,这为我国无润滑压缩机设计、制造技术奠定了基础。1965年12月,两研究所继续合作,研制成功了我国第一台应用低压氟塑料环的2Z2-7/8型无润滑压缩机。该机为立式、两列结构。随后其他一些厂和研究所等也开始研制,相继生产了一大批产品,成为我国压缩机的主要机型。这是我国压缩机制造业在无油润滑技术发展方面的重大进步。我国无润滑压缩机是从石墨环式、迷宫式的研究开始的,仿制了一些品种,而新材料的应用,则为无润滑压缩机的研制开辟了广阔的道路。
我国自1964年在压缩机上应用填充聚四氟乙烯自润滑材料取得成功之后,无油技术得到较大发展,一大批新产品不断涌现。1966年3月,国家科委技术科学学科组组织兰州化学物理研究所、沈阳气体压缩机研究所和西安交通大学等16个单位,对沈阳、上海、大连、杭州等地区的10个单位进行了压缩机气缸无油润滑的调查与研究协作工作。1967年,沈阳气体压缩机厂、柳州第二空压机厂分别按沈阳气体压缩机研究所的设计图样,试制成功了2Z-3/8、2Z-6/8型无润滑压缩机,1969年杭州制氧机厂试制成功了2DY-61.7/30型无润滑氧气压缩机,该机是3350m3/h及6000m3/h制氧装置的配套设备。
20世纪70年代以后,随着我国国民经济各部门对无润滑压缩机需求量的日益增大,各种不同排气量和结构型式的无润滑压缩机应运而生。例如:沈阳气体压缩机厂制造的排气量为40m3/min的4M16型无润滑空气压缩机;南京压缩机厂制造的排气量为12.5m3/min,排气压力为3MPa的氧气压缩机,以及3LE-10/8-G、D12-30/20、L3.5-20/3.5-G和2ZA-1/8-G型等30余种无润滑压缩机,压缩介质包括空气、丙烯、氮氢气、氢气、氯乙烯和二氧化碳等;北京重型机器厂制造的LGⅡ-60/8型无润滑压缩机等。
由于我国无润滑压缩机品种不断增加,1977年6月,通用机械工业局决定制订无润滑压缩机性能参数系列。经沈阳气体压缩机研究所、通用机械研究所、无锡压缩机厂、南京压缩机厂、上海第三压缩机厂和柳州第二空压机厂等单位讨论制订出初稿,于1979年在南京市召开的无润滑压缩机性能参数系列方案讨论会上获得通过。无润滑压缩机性能参数系列成了指导发展我国无润滑压缩机的基础。
(5)螺杆压缩机
1)双螺杆压缩机。1965年初,一机部决定按首都钢铁厂从日本引进的冶金设备研制配套6000m3/h的空分设备,上海压缩机厂承担了LG63型大型螺杆空气压缩机的试制任务。该厂和西安交通大学合作,在一些前期工作的基础上,于1965年10月完成了《加工螺杆压缩机转子成形铣刀设计资料》,这对我国螺杆压缩机的发展发挥了作用。1966年初,上海压缩机厂与中国科学院华东电子计算技术研究所合作,编制了LG63型压缩机转子成形铣刀的计算程序,完成了刀具的截形计算,不久又自行设计、制造了重达30t的大型螺杆加工机床,解决了直径为ϕ600mm转子的加工难题等,这一系列工作为大型螺杆压缩机的制造创造了条件。1968年3月,完成了LG63C×2-63D大型螺杆压缩机的试制任务,虽然有某些技术问题尚未得到解决,但为我国大型螺杆压缩机的制造积累了经验。
由于产品精度和制造的需要,压缩机企业相继提出了提高铣刀精度和制造专用铣床的问题。柳州第二空压机厂首先采用靠模加工铣刀获得成功,无锡压缩机厂又将靠模放在光学曲线磨床上,用50倍放大图成形磨削,并且用大型工具显微镜检查磨削结果,使铣刀精度进一步提高。与此同时,通用机械研究所、上海第三压缩机厂、上海压缩机厂和天津冷气机厂组成联合设计组,对无锡压缩机厂1968年设计制造的铣刀磨床加以改进,经过一系列的提高发展后,到20世纪70年代已使铣刀精度达到最大误差在±0.005mm以内(出现在曲线接点处),刃磨工时也从过去的手工操作40~50min,缩短到20~30min。
20世纪70年代,国外生产的螺杆压缩机转子型线已经更新,使比功率大幅度下降。为了赶上国际先进水平,1973年,根据一机部下达的“螺杆压缩机降低比功率的试验研究”课题,由通用机械研究所、无锡压缩机厂联合,针对直接影响压缩机比功率的转子型线压出侧存在“漏气三角型”问题,进行了一系列试验研究,这项研究成果在LG20-10/7型空气压缩机上应用获得成功,是我国螺杆压缩机发展史上的一次进步。1974年,通用机械研究所和天津冷气机厂联合设计试制了LG20D-40/7、LG20D-9/16型螺杆压缩机,并进行了最佳圆周速度、特长导程和允许压力试验,为制订螺杆压缩机导程长径比、气量系列标准提供了实验依据。
1974年,无锡压缩机厂将螺杆转子型线成功改为“单边摆线—圆弧”型,由此形成了新的第二代螺杆式压缩机。到20世纪80年代初,该厂先后开发了3m3/min、6m3/min、12m3/min系列产品,形成了四个固定式一个移动式机型系列。
20世纪70年代后期,无锡压缩机厂先后设计试验了立式筒体内安装卧式精分离器滤芯,卧式筒体上方安装立式精分离器滤芯,卧式筒体上方并列粗、精分离器滤芯等三种结构型式的油分离系统。这几种系统不仅将油箱、精分离器及贮气罐组合成一体,简化了结构,缩小了体积;而且分离效果大为提高。油分离技术上的突破,使螺杆压缩机的整体水平有所提高,耗油量由150~250mg/m3下降到30mg/m3左右。
2)单螺杆压缩机。单螺杆压缩机又称为蜗杆压缩机,因其啮合型式类似蜗杆副,故螺杆又称蜗杆。单螺杆压缩机主要是由螺杆、星轮片和机壳三部分组成,具有结构简单、运转可靠、振动小、噪声低、重量轻、体积小等特点。这种机器系法国人辛麦恩(ZIMMERN)1960年发明的,20世纪70年代开始正式投产。
1975年,北京第一通用机械厂在一无样机、二无技术引进的条件下,通过样本和一些资料的介绍,开始了单螺杆压缩机的设计与制造技术的探索。1976年我国第一代蜗杆及星轮片加工专机从这里诞生,同年11月我国首台单螺杆空气压缩机OG-9/7型试制成功,其比功率为6.3kW/m3/min;之后,又试制出OG23-9/7型低噪声全罩式喷油单螺杆压缩机。由于这种机型在我国还仅是刚刚开始研究,在性能稳定特性等方面尚存在许多不足。
这一时期,研制单螺杆压缩机产品的厂家先后有四川(简阳)空分设备厂、浙江温岭化机厂、武汉空压机厂、苏北冷冻机厂等,这些厂家在研制样机的数年中都努力做了许多有益的工作,但未见商品问世。这一时期,我国单螺杆压缩机主要以仿制为主,在设计、制造水平上与国际先进水平相比尚存在较大的差距。
(6)军用、船用压缩机
1)军用压缩机。军用压缩机是专门供军队用于实战或训练用的压缩机,具有间断使用、机动灵活的特点,因而要求体积小、重量轻、可靠性好,其大多数属于小型高压压缩机,在设计、制造方面都有一定的难度。20世纪60年代以前,军用压缩机几乎全部由苏联援助,后来苏联终止了对我军军事装备和零备件的供应,严重地影响了我军的战斗力。就是在这种困难局面下,我国第一代军用压缩机诞生了。1969年重庆空气压缩机厂试制了Y-14型空气压缩机,后转到重庆气体压缩机厂生产;1961年和1962年,无锡压缩机厂按杭州制氧机厂提供的图样,分别试制了1YFY-0.83/150型移动式空气压缩机和АКЭС40-1型充氧机;1963年,蚌埠空气压缩机厂在У-14型基础上,试制了NC-1型空气压缩机,这批产品全是仿制苏联20世纪三四十年代的产品。由于当时对军工产品过于神秘,明知有不合理的地方也没人敢动,几乎全部照搬,因而导致产品水平停滞不前。但这些产品的仿制成功,打破了苏联对我国的军事封锁,当时击落美国U-2型高空无人侦察机,使用的压缩机便是这时期的产品。
1967年初,一机部与六机部、海军装备部组成军用压缩机联合调查组,对我国军用压缩机的生产和使用情况进行调查,并于1968年在北京市召开了军用高压往复活塞式压缩机系列化工作会议,与会代表有各军用压缩机生产厂、各军兵种用户及有关科研单位;1968年8月,正式成立了军用压缩机“三化”标准组,由上海压缩机厂、通用机械研究所、沈阳气体压缩机厂、无锡压缩机厂、重庆气体压缩机厂和蚌埠空气压缩机厂等单位参加。主要原则是做到“军军通用”“军民通用”,并为以后部队发展留有余地。1968年底,系列化编制工作完成初稿。在制订“三化”标准时,制造部门和使用部门经多次协商研究,提出了《军用高压往复活塞式V型压缩机系列参数(报批稿)》,后因种种原因而未获最后批准,但对后来的军品研制产生了积极的影响。从1969年起,上海压缩机厂、重庆气体压缩机厂、无锡压缩机厂和自贡市机械一厂等先后设计了VSl.5、VF490、VS270等型军用空气压缩机,并于1971年前后制成样机。这一系列的成果逐渐淘汰了仿制产品,结束了十几年来照抄照搬的仿制历史,开创了我国军用压缩机自行设计、制造的新局面。
2)船用压缩机。船舶、舰艇中使用的各类压缩机要求压力较高、可靠性好,其应用是多方面的,如潜艇的沉浮、主副柴油机的起动、鱼雷的发射、海洋的勘探等。我国船用压缩机也和军用压缩机一样,是在苏联停止援助之后发展起来的,走的基本上是由仿制逐渐到自制的道路。经过10多年的发展,上海压缩机厂、沈阳气体压缩机厂逐步成了国内船用高压压缩机的主要生产厂。
1964年起,六机部704所(原为上海船舶设计研究所,内设压缩机科)先后与南京压缩机厂、上海压缩机厂、天津冷气机厂及上海沪东造船厂等单位合作,设计制造了一大批产品。上海压缩机厂与704所合作,先后完成了CV-2/200、VSl.5-3.3/200等4个品种,除为潜艇配套外,还可为海洋勘探提供配套设备。南京压缩机厂是我国船用中压压缩机的生产主导厂,该厂和704所一起生产出CV-240/30、CVl.5-360/30、L-0.433/60、CZ-180/30、CZ-240/30和L-0.3/150型等一系列典型产品,为国内大部分3000~65000t的各类船舶、舰艇配套。
1965年,沈阳气体压缩机厂根据一机部的计划开始按苏制ЭК-10型仿制军舰用压缩机,1966年试制完成,型号为66-10型。之后又变型生产了三种船用高压空气压缩机,主要供海军舰艇和潜艇配套。
1968年,泰州海光机械厂也开始生产小型船用中、高压压缩机,主要为国内江河的小型驳船、小型拖轮及船舶配套。
(7)隔膜压缩机 隔膜压缩机是一种依靠膜片运动来压缩气体的,其最大特点是气缸与传动机构的润滑油完全隔绝,因而压缩气体不被油污染,适于高纯净介质、有毒和贵重气体的压缩输送,其排气量小而压力较高。
解放初期,我国主要从法国、德国和苏联等国进口隔膜压缩机,以满足军工、化工、冶金、空分制氧及科研等部门的需要。20世纪60年代初期,我国也逐渐开始开发这类产品。
1962年,北京第一通用机械厂根据一机部下达的任务,在参考法国考柏兰公司(Buton-Corblin S.A.)生产的A2CV-250型产品的基础上,设计完成了G2Z-5/200型高压隔膜压缩机。1963年起,该厂又陆续完成了30余种产品研制,成为我国隔膜压缩机的主要生产厂。
1969年9月,北京第一通用机械厂试制成功了我国第一台G5Z-5/1000型超高压隔膜压缩机。该产品应用于我国酒泉、西昌卫星发射基地,多次在运载火箭发射、神舟号飞船发射中使用,性能良好。
这一时期,通用机械研究所和上海大隆机器厂合作生产了GV6.7-2/300-1500型超高压隔膜压缩机,该机获1978年全国机械工业科学大会奖。这标志着我国隔膜压缩机水平上升到新的阶段。
(8)移动式空压机 为了方便野外作业的需要,移动式压缩机的特点是重量需进一步减轻。1961—1963年期间,无锡压缩机厂、蚌埠空气压缩机厂、柳州第二空压机厂和北京第一通用机械厂等单位,对原进口的老机型进一步改进,先后研制了3W-9/7、2W-6/7、WY-6/7、2WY-6/7和YW-9/7型移动式压缩机,使机组重量大大减轻。
1965年,鉴于当时油田使用的УКП-80型高压空气压缩机不仅压力低、排气量小、行移速度慢,而且笨重的弱点,蚌埠空气压缩机厂根据一机部的指示,设计完成了扇形、八列风冷的S-10/150型压缩机,其排气量为10m3/min,终压为15MPa,车速达60~75km/h,主机重量为6.5t,1974年通过鉴定。该产品采用风冷结构,而在当时世界上使用的扇形结构压缩机大多数是水冷低速的。在此基础上,蚌埠第二空压机厂也完成了压缩机的更新设计,生产出一系列产品,其最高压力达25MPa,为我国的油田开采、试压、扫线、气举等工程提供了关键设备。
1966年,通用机械研究所组织上海第三压缩机厂、上海气阀厂、无锡压缩机厂、天津冷气机厂和重庆通用机械厂等单位,对瑞典PR600、PR365型移动螺杆压缩机进行了性能测试、分析。在此基础上,于1967年完成了移动螺杆压缩机的设计。在试制过程中,运用“铣刀设计资料”计算螺杆加工刀具,取得了较好的效果。同年,无锡压缩机厂和上海第三压缩机厂先后仿制成功LC20-10/7型螺杆压缩机和LG20-20/7型螺杆压缩机,其性能接近国外样机水平;柳州第二空压机厂也完成了LG20-10/7型螺杆压缩机的试制。排气量为10m3/min的移动螺杆空气压缩机的重量比当时使用较多的3W-9/7型往复活塞移动空气压缩机减轻1t多,深受铁路建设和工程部队等野外工地使用者的欢迎。
1966年8月,根据中国与巴基斯坦联合建设喀喇昆仑公路的需要,由北京第一通用机械厂、通用机械研究所、天津动力机厂和洛阳拖拉机研究所组成高原地区用空气压缩机性能试验组,在海拔3000~4450m的西藏林芝、色齐拉山、扎木等地,对W-9/7型级差式移动空气压缩机进行了各种性能测定,并进行了一年的长期运行试验,取得了压缩机的基本性能数据。
相隔10年之后,因青藏铁路建设的需要,由沈阳气体压缩机研究所、沈阳空气压缩机制造厂、西安交通大学和西宁高原机电研究所组成赴青藏高原空气压缩机试验组,以YV-6/8型移动式空气压缩机为试验机,先后在沈阳市及海拔2000~4900m的青藏铁路沿线的西宁、热水、格尔木和温泉等5个地区进行了空气压缩机各项性能试验,共测取2800多个数据,初步摸清了空气压缩机在高原地区使用性能的变化规律,提出了高原用空气压缩机的改进意见。两次对高原地区的联合调查,为发展我国高原用移动式空气压缩机做出了贡献。
(9)微型压缩机 随着国家建设的发展,对微型压缩机的需要量不断增多。微型压缩机产品出现了品种混乱,质量参差不齐的情况。
1966年8月,根据一机部制定的“三五”行业发展规划精神,由通用机械研究所、上海第二压缩机厂、长春空气压缩机厂、天津冷气机厂、天津红旗厂(后改名天津第二空压机厂)和鞍山空气压缩机厂等单位组成联合设计小组,即当时的“三结合”(即工人、技术人员和干部相结合)班子,草拟了系列型谱和微型空气压缩机基本参数,在上海第二压缩机厂进行了首批五个典型品种的设计,分别由各厂试制了Z-0.03/7(手提式)、2V-0.3/7、2V-0.06/7、Z-0.15/7、2V-0.6/7型样机。1967年9月首批样机在天津冷气机厂集中进行试车,同年10月通过鉴定。和国内同类产品相比,样机重量显著减轻,体积明显缩小,而且结构简单,使用方便,零件少,通用性好,耗油、耗电指标均有所降低,大大改善了压缩机的积炭现象。首批样机的设计成功对微型空气压缩机生产厂家是一个很大的鼓舞。
1968年初,再次进行第二轮联合设计,在通用机械研究所的组织下,同年秋季完成了微型二级往复活塞压缩机系列设计工作,分别由长春空气压缩机厂、上海第二压缩机厂、天津冷气机厂、天津第二空压机厂、鞍山空气压缩机厂、开封通用机械厂和武汉空气压缩机厂试制完成了3W-0.8/10、2V-0.8/10、3W-1.6/10、2V-0.1/10、3W-0.2/10、3W-0.4/10、2V-0.4/10和4S-2.4/7型空气压缩机。1969年夏季,在长春市进行了500h样机试车,除4S-2.4/7型因振动和排气温度偏高外,其余皆获成功。在此期间,华中工学院也应邀参加了这项工作。
两次联合设计的成功,完全取代了国产老产品,形成了我国微型压缩机系列产品的特点:压缩机与储气罐组成轻便机组;转速较高;有压力继电器、安全阀等保护调节装置。新产品无论在机组性能、重量以及零件数量、加工工时等方面均比老产品有显著的优越性,其中重量平均比老机器减小了30%,耗油量只有老产品的1/3,总体加工工时也减少了1/3以上。如被取代的T102型空气压缩机共有零件439个,制造工时141h,净重为42kg,而取代它的Z-0.15/7型空气压缩机,只有283个零件,净重仅为21kg,制造工时节省40%。系列产品转速均在1500r/min左右,配用额定功率为0.55~18.5kW的普通电动机,易于国内配套。另外,联合设计的产品可变型24种以上的产品规格,在通用化、系列化和标准化方面,充分地满足了用户对排气压力在0.7~1.0MPa,排气量在3m3/min以下的一般要求,方便了用户。这些产品已成为通用机械产品中的重点产品而被纳入国家计划。到20世纪70年代,由于国内外微型空气压缩机需要量大大增加,生产厂也如雨后春笋遍布全国,最多时发展到100多家。
(10)滑片压缩机 滑片压缩机是一种偏置转子做旋转运动,在离心力作用下,因滑片的伸缩而改变气腔容积的容积式压缩机。其具有动平衡性较好,机械振动小,结构简单,易损件少,重量轻,噪声小等特点,适用于无基础机组,因此在国外发展较快。我国于20世纪60年代初期开始研制滑片压缩机。1966年,南京压缩机厂试制出YH-10/7型水冷半移动滑片压缩机。1968年,上海第二压缩机厂生产出HY-0.3/7型微型喷油内冷滑片压缩机。1970年,蚌埠空气压缩机厂按日本北越公司AMR370型产品,仿制了BH-12/7型移动滑片压缩机。1976年,南京压缩机厂生产了DYH-10/7型低噪声滑片压缩机等。20世纪70年代末期,上海第二压缩机厂按英国海卓万公司23PU型产品,试制完成了HP9-4型滑片压缩机。
在此期间,蚌埠空气压缩机厂、上海第二压缩机厂、南京压缩机厂、自贡空压机厂和铁道部宝鸡工程机械修造厂等单位,通过不断地摸索和改进,设计制造了一系列产品,使我国滑片压缩机的设计、生产、试验研究水平有了提高。
3.产业布局趋于合理
1966年以前,我国压缩机制造业主要集中在东北、华北、华东的城市,为了使布局趋向合理,20世纪六七十年代国家着手进行了调整,在内地新建和内迁一批压缩机制造企业。工艺压缩机以上海市和沈阳市为两大生产基地;螺杆压缩机以上海市、无锡市、柳州市和天津市等为主要生产基地;动力用压缩机在我国压缩机生产中占有较高比例,其生产单位多而分散;微、小型压缩机以长春市、上海市、北京市、沈阳市、天津市和烟台市等地为主;无油润滑压缩机以沈阳市和柳州市为主;船用和军用压缩机以南京市、重庆市、沈阳市和蚌埠市等地为主;摩托压缩机主要在四川简阳生产;隔膜和单螺杆压缩机则主要在北京市生产。此外,行业还拥有上海气阀厂、蚌埠第二空压机厂、咸阳压缩机厂和重庆压缩机配件厂等5个配件专业厂。调整使压缩机产业布局趋于合理,生产规模和制造能力进一步扩大,制造能力也得到相应提高。
4.基础工作
(1)深化“三化”工作 随着我国压缩机制造业的发展,由于压缩机品种过多,造成通用化程度低,严重地影响了品种和产量的发展速度。据统计,当时活塞力靠近80kN的有3种行程,靠近120kN的有4种行程。例如:上海压缩机厂生产了H22-140/320型压缩机后不久,上海大隆机器厂又生产了2D22-35/50型压缩机。此外,压缩机备件供应不足,限制了各压缩机配件厂的技术发展。鉴于全国压缩机行业在“三五”期间规划发展100个品种,因此,在20世纪50年代末期“三化”工作良好开端的基础上,进一步深化“三化”工作,制订压缩机“三化”标准已刻不容缓。
1966年,在通用机械工业局的指导下,由通用机械研究所、沈阳气体压缩机研究所、沈阳气体压缩机厂、上海压缩机厂、上海大隆机器厂、杭州制氧机厂、重庆气体压缩机厂、蚌埠空气压缩机厂和无锡压缩机厂等23个单位、31人组成了压缩机“三化”标准组,在上海压缩机厂进行起草审定工作。“三化”标准组制订了三条基本原则:力争最大限度地统一;立足于先进的技术经济指标;“三机”结构力求统一。经过一年的调查研究,中华人民共和国第一机械工业部第一、三局企业标准《往复活塞式压缩机(草案)》于1967年7月起草完成并获通过。这些标准草案中提出10个活塞力吨位,16个行程,规定了16种机型,并将原49种压缩机上154种阀片统一为50种。后在1977年经修订被定为机械部部颁标准,形成共10个标准和3个指导性技术文件。这一次压缩机的标准制订工作,历史地总结了我国压缩机生产制造技术的经验,统一了压缩机主要件的设计参数,技术经济指标处于当时比较先进的水平,方便了设计和使用。
(2)编写《活塞式压缩机设计》 压缩机制造业经过10多年的发展,已逐步成为独立的制造业,新产品不断出现,制造厂不断增加,技术水平提高很快。但有关人员在实际工作中常常感到专业技术书籍缺乏,已有的书籍内容陈旧、烦锁,远远不能满足当时发展的需要,压缩机制造厂、使用单位的技术人员和高等院校有关专业的师生等均急需一本专业的设计资料。为此,1971年,由通用机械研究所、西安交通大学、华中工学院和上海压缩机厂等19个单位组成编写组,广泛收集了大量的国内外有关资料、图表和实例等,结合国外压缩机的发展情况,总结了我国压缩机设计10多年来的经验,编写完成了《活塞式压缩机设计》一书。全书共分十二章,包括活塞压缩机的总体、主辅机设计,热动力计算等方面的内容以及有关的数据、公式、材料和图表等。这本书在1974年5月由机械工业出版社出版,发行量达5万余册,影响面较大。
这一时期是我国压缩机制造业的全面发展阶段,完成了从仿制到自制的转变,把我国压缩机设计、制造水平推向了一个新阶段。压缩机产品从低压、少品种发展到高压、多品种,动力用压缩机的系列已基本形成,无润滑压缩机、隔膜压缩机、军用和船用等压缩机也开始得到了发展。压缩机品种得到扩展,技术水平有了较大的提高,基本解决了国民经济各部门的急需。
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