核心提示：本文讨论了将聚醚醚酮（PEEK）材料应用到CNG压缩机的生产中，针对CNG压缩机各个部位密封产品的不同个性需求，进行材料配方的选择及产品结构的设计。并介绍了PEEK产品的实际应用结构、尺寸。 PEEK密封产品经CNG压缩机用户应用，在高温、高压、无油或少油润滑密封的工况中取得了理想的效果。 
    关 键 字：PEEK 天然气压缩机 CNG  
    前言 
    天然气汽车加气站（常规站、子站、母站）的关键设备是CNG压缩机，CNG压缩机具有节省能源，运行稳定的特点是未来装备制造业发展的方向，随着国内压缩机制造水平的提高，我国自行研发的CNG机在市场的占有率也越来越高，作为压缩机密封配件的专业制造商，我们以市场的需要为导向，对不同用户CNG机中的阀片、支撑环、活塞环、及填料方面进行了研发，针对不同厂家的个性需求，选择以PEEK为基体材料添加各种辅助材料解决CNG机的密封需要，产品共有的特点是：耐磨性优异，使用寿命长。解决了CNG机高温、高压的密封技术难题，使PEEK产品在CNG机的应用成为一种趋势。CNG压缩机是经优化设计的产品，其中气阀部分，活塞及填料部分的密封是整机运行质量的关键，PEEK产品在无油或少油润滑的CNG机中显示出优势，在产品设计时有一些特殊性，我们将近些年应用到CNG压缩机中PEEK产品的经验，进行了整理在这里和读者共同分享一下。 
    1.聚醚醚酮（PEEK）阀片 
    聚醚醚酮阀片简称PEEK塑料阀片，是我公司多年来主导的产品，以它特有的性能被广泛应用于炼油厂、化肥厂和其它化工企业。PEEK塑料阀片在往复压缩机中已是被业内人士普遍认同的成熟产品，现又被CNG主机厂所认可并广为应用。 
    在CNG压缩机中，阀片是易损部件，它的质量直接影响压缩机的排气量，功率消耗及运转的可靠性。PEEK阀片是根据CNG机的需要设计的，适用于压差在25MPa以下的CNG压缩机。 
    1.1阀片专用料配方的选择： 
    机械强度：CNG机对阀片的要求是，机械强度要足够的高，阀片在工作时要承受进、排气的压力作用，如果阀片的机械强度不够，就会出现阀片的变形、或断裂，给生产造成损失。在选择材料配方时，我们以PEEK（本身具有高的机械性能）材料为基料，再填加一些耐磨损的碳纤维、玻纤维等增强的材料制成专用料、使其具有更高的机械强度，和较好的韧性。用这种专用料生产的PEEK阀片能够在工作时吸收大部分的能量，大大减少往复运动带来的撞击噪音，实现了低噪音的运行，保证了CNG机的环保要求。 
    使用寿命：评价压缩机的质量标准是寿命，高品质的阀片是主机质量的保证，根据CNG机的工作原理的需要，在设计PEEK阀片的配方时要提高材料的耐磨性能、耐疲劳性能，多年来通过用户对产品应用信息的反馈，我们在配方方面不断的改进，现在的阀片专用料的耐磨损性能较纯的PEEK材料增加2-3倍。从而延长了阀片的寿命。塑料阀片与金属阀片相比密度较低，即同体积的阀片具有较轻的重量，因此PEEK塑料阀片在工作状态下受到的冲击力较小，从而由冲击而产生的疲劳损伤大大降低，气阀的寿命得到延长，在CNG机中正常使用寿命可达8000小时。不用经常停机进行维修，维护费用降低，生产效率大幅度提高，达到了 CNG机高生产效率的技术要求。 
    耐高温性稳定：为CNG机配制的阀片专用料的长期使用温度为250℃，在生产工艺上对阀片产品进行后处理，使其在高温工况下拥有性能和尺寸的稳定性，不致于因温度的变化产生抱死、泄露。CNG压缩机的阀片正常工作温度都在200℃以下，完全能满足CNG机的高温设计要求。 
    提高密封性能：为达到良好的密封状态，在设计配方时要将专用料做到具有一定的韧性，这样才能使PEEK阀片在工作时达到密封面自动调节功能，才可在24小时内自动完成与接触面性状的微调，使密封效果达到最佳，最短时间内实现高效压缩。 
    1.2阀片的结构： 
    材料配方确定后阀片的结构也是提高阀片质量的关键，CNG机用阀片结构大多为网状，也有部分异型状。阀片的厚度、环间隙、中心孔、平面度、圆度都有公差要求的，值得注意的是PEEK阀片的厚度设计，与金属阀片相比，PEEK的强度要低一些，（PEEK阀片主要用于压差25MPa以下的机型），厚度与外径尺寸有关，对于外径大于100的阀片其厚度不能低于4mm,太薄会使平面度保证不了，平面度会超差，会发生泄漏。影响主机的密封质量。以下是我们为某CNG主机厂提供的系列PEEK阀片产品的实际应用的案例：其技术要求和尺寸如下。 
    阀片技术要求为： 
    材料要求PEEK， 
    材质密度1.45g/cm³， 
    熔点为334℃， 
    拉伸强度>160MPa，延伸率2.2％， 
    热膨胀系数1.2×10-5/℃，邵氏硬度HRC>82。使用寿命8000小时 
    2.PEEK支撑环（导向环） 
    支承环（导向环）是保证活塞位置度的关键部件，它在活塞中起导向和支撑的作用，并同时具有调节活塞环承受气体流量和压力的作用，能够保证活塞环有一个正常的工作状态，能延长活塞环以及填料密封的寿命。支撑环（导向环）的产品结构设计及加工精度具有同等重要的地位。设计支撑环（导向环）要从以下几个方面考虑。  
    2.1材料配方
根据支撑环的作用来分析，重点要保证材料的机械强度、硬度、摩擦性能，同时还要根据主机的各级压缩的工况——使用温度，压力，压差等，综合考虑后确定满足要求的专用料。另外，温度也是选择配方应考虑的，PEEK支撑环专用料的长期使用温度可达到250℃，完全适用于条件比较苛刻的工况，目前我们为主机厂提供的支撑环其最高排气温度为190℃。一般来讲用PTFE材质满足不了的工况下建议采用PEEK材料。 
    2.2结构 
    在设计支撑环的结构时要考虑：活塞及活塞杆的直径、重量，位置方向（对于不同型式的L型、V型，W型的主机），支撑环的几个重要的尺寸是：外径、厚度、高度、开口尺寸、卸荷槽截面宽度，卸荷槽深度、卸荷槽数量，卸荷槽倾斜角度等，这些尺寸的设计是根据工况来选择。支撑环结构一般可设计成整圆、半圆两种。卸荷槽的截面可根据需要设计为半圆形、长方形，卸荷槽的方向设计一般有三种选择，以轴向为基准其夹角分别为450、300或00为经常选用的。 
    2.3加工工艺 
    支撑环在生产加工方面也要有保证，要有专用的工装卡具来保证其加工精度。装配的经验也是必备的，多项综合因素都需要平衡兼顾，才能保