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压缩机无油润滑技术协作组组内通讯159期

发布日期:2016-06-20  来源:上海金索机械有限公司  作者:上海金索机械有限公司

6M32联压机循环段扩缸改造增产效果明显

一.扩缸改造的目的:

    四川龙蟒集团合成氨车间配制有6M32—19.3/23-144—12.4/138-147.5联合压缩机三台。该压缩机氮氢气段二级压缩,一级吸入压力2.3兆帕,二级排气压力14.1兆帕。循环段吸入压力13.9兆帕,排气14.75兆帕,均为双气缸运行。在实际运行中企业发现电机工作负荷较小,一万伏的电机额定电流168安培,实际仅达145安培。为充分挖掘设备生产能力,企业设想通过循环段气缸的加大,增加循环气流量,以达到节能降耗,增加合成氨产量的目的。

二.改造方案:

    接受龙蟒集团的委托,我公司为6M32机循环段气缸作了扩缸方案。将气缸直径从Ф205加大到Ф220,这样单机输气量可从原来12.4米3/分增加到14.5米3/分,增加输气量约17%。如果扩缸以后机台循环段进出口压力不变,那末活塞力会从原来149千牛增加到157千牛;电机消耗功率增加64千瓦,约合4.3安培。气缸直径加大15毫米,从缸套壁减薄5毫米,缸体内孔镗大5毫米解决。

三.扩缸后的运行可靠性:

 1. 扩缸后活塞力增大,但在允许范围内:

    扩缸后如果机台工作条件不变时,即工作压差依旧,那末由于缸径加大,活塞力肯定增加。但是按照机台配置Ф90活塞杆允许最大活塞力为320千牛,扩缸后活塞力从149增加到157千牛,活塞力仍远比允许最大活塞力小,因此机台运行是可靠的。

 2. 扩缸后电机功率会增加,但不超负荷运行:

    机台扩缸后在工作条件不变,那末由于循环段气缸加大,输气量增加会导致机台电机工作负荷的增加,计算表明循环段扩缸后在工作条件不变条件下会引起电机消耗功率增加约64千瓦,电机工作电流增加约4.3安培,那末扩缸后电机工作电流会从原来的145安培增加到150安培左右。允许机台最大工作电流为168安培,因此扩缸后的电机不会超负荷运行。实际上,由于合成系统循环量的增加,会使合成工作压力降低并使氮氢气二段排气压力相应降低,均会减少电机工作负荷。因而联压机循环段扩缸对于电机负荷有减轻趋势,电机功率肯定不会超高。

 3. 扩缸后气缸体的强度足够:

    计算表明,当缸体扩缸时缸套外径从原来Ф235加大到Ф240时,缸体工作时的内当量应力为32兆帕,而所用气缸体材料的许用应力为150兆帕,因此缸体扩缸后强度足够。

 4. 扩缸后的气缸套强度富裕:

    扩缸后循环段气缸套采用QT600-3球墨铸铁,表面预膜处理。扩缸后内孔加大到Ф220,外径为Ф240,计算后表明缸套工作时内当量应力为42兆帕,外当量引力64兆帕,材料许用应力103兆帕,缸套强度完全能保证安全运行。

 5. 扩大缸径后的运动部件惯性力基本无变化:

    在扩缸改造方案中,设计的活塞体虽然外径加大,但是由于设计中注意控制活塞组件重量,从而有效控制了扩缸改造中的运动部件工作时的惯性力不比改造前增加,保证了机台扩缸后运动的稳定性。

 6. 无油润滑材料的良好摩擦磨损性能保证了扩缸后易损件的工作寿命:

    扩大缸径的循环段活塞上采用FH-1B材料作导向套,FH-1A材料作活塞环,性能良好的金属塑料复合材料保证了导向环、活塞环的稳定工作寿命不少于8000小时。

四.改造运行效果:

    该改造方案于2015年6月11日在龙蟒集团6M32联压机上实施投入运行至今已运行了10个月近7000多小时,情况良好,收效很大,具体如下:

 1. 增加合成氨产量:

    由于循环段输气量加大,合成系统气体流速提高,增加了合成塔生产能力,扩缸后平均合成氨日产量水平提高20吨。

 2. 电机工作负荷下降,年度节电60万度:

    在压缩机一入压力不变的情况,由于循环气量增加而提高气体流速,氨生成量增加,因而合成工作压力下降,并由此引起氮氢气压缩机高压段排出压力的相应下降,合成循环系统压力从14.21兆帕下降到13兆帕,联压机氮氢气二段出口压力从13.87下降到12.8兆帕,由此联压机电机工作电流从145安培下降到140安培,约合75千瓦,因此改造后单机年度可节电60万度。

 3. 无油润滑零件运行平稳可靠:

    6M32联压机循环段扩缸改造时气缸采用无油润滑结构,自2015年6月11日投运至今已连续运行了近10个月(7000小时),运行状况平稳,从未发生过故障而造成过停车维修的情况。

五.结束语:

    对于工作负荷有余地的氮氢气和循环气联压机实施循环段扩缸改造是一种增产节能的好技术,可以充分发挥出机台的工作潜力,既能增产,还能降低消耗,是一种值得推广应用的技术措施。

 

                                                            上海金索机械有限公司技术部

 

杜绝填料函回气,提高机台出率

    压缩机运行时填料函密封气体的允许泄漏率一般为机台输气量的3‰左右。该部分泄漏的气体通常被回气管引到合适的场所排放。当前为了节能降耗提高企业的经济效益,不少企业在努力设法提高压缩机机台出率,包括尽可能地减少填料函回气泄漏率。我公司按用户杜绝填料回气的要求,在高压填料函中采用活塞环式节流装置,有效实现了高压填料函回气的基本杜绝。

    在压缩机的高压段气缸,填料函密封压力高达31.4兆帕,通常设计的填料通过一个个填料盒内密封圈逐级减压,能将高压气体基本封住,按照设计规定允许产生3‰左右的泄漏,通过回气排放。要想杜绝该部分回气,按目前技术水平暂时还无法通过密封圈结构改进来做到。如果增加填料盒数,可以减少回气泄漏,但是往往填料函结构尺寸限制了填料密封盒数的增加。在此情况下为了杜绝填料函回气消除填料函的回气量,我们采用在填料函的端部加设节流环,通过节流环的逐节减压使得进入第一只填料盒的气体压力得以充分下降,以此降低密封圈实际承受的密封工作压力,从而有效杜绝了填料函回气。

    在压缩机填料函的端部一般设计有支承套,其作用既支承活塞杆又起到部分节流减压作用。实际上一根活塞杆一端在气缸中有活塞上的导向环支承,另一端在十字头体中又有支承,如果填料函中再加一点支承,形成三点支承容易造成活塞杆运动限制,导致杆的不必要磨损和发热,何况整圈式支承套内孔与活塞杆有较大间隙,即使在其上增设节流环槽其节流效果也并不明显。为此,我们在填料函端部取消支承结构,加设专门节流环,实现气体进入填料密封前的强制节流减压。

    节流环减压装置,是由设置在填料端部的节流座内的若干组隔底环和活塞环式的节流环所组成。高压气体进入减压腔后,在节流环前后形成压差使节流环抱紧活塞杆,从而对气体形成明显的减压。经过若干组减压,使进入填料函气体压力明显下降,这样密封圈所密封的气体压力下降,工作负荷降低,密封效果增强。再通过若干组填料盒密封后有效地密封住气体,杜绝回气的产生。

    实际使用表明采用带节流结构的高压填料函能将回气量降到几乎不存在的水平,有效降低了原料气体的损耗。该设计已在四川美丰化工股份有限公司的联压机氮氢气高压段和循环段上得到良好的应用,为企业认可并已经在同类机型中推广应用。

    活塞环式节流结构成功应用的技术关键在于节流环材料和结构的正确选用以及对填料盒冷却的有效加强。

    活塞环式节流环的材料正确选用是节流减压措施应用成功的重要关键。活塞环式节流环的节流减压是利用所密封气体在环前后形成的压差作用使节流环上受到相应的背压使之紧抱住活塞杆,从而起到有效减压作用。由此可知节流环在工作中与活塞杆间有较大接触应力,密封压力越高接触应力越大,因此 节流环必须具备良好的摩擦磨损性能,以保证工作中自身以及活塞杆的磨损量极小,以期其能稳定工作到期望工作寿命。曾经使用填充聚四氟乙烯作节流环,其能做到有效节流减压,但是材料在高压下的磨损速率过大,难以保证工作寿命。如今使用的金属塑料复合材料FH-1A,其低摩擦系数以及在较高工作温度下的高耐磨性能使其能在高压情况下正常工作到预期工作寿命。这是活塞环式节流环能成功减压的重要关键。

    其次,合理的节流环截面尺寸对环能否正常工作,实现节流也十分重要。截面尺寸太大,环刚性过大,工作时环难以抱紧活塞杆,就实现不了节流减压;反之截面过小,环与杆表面 接触应力太大,节流环容易磨损,使其难以维持正常工作寿命。因此节流环截面尺寸的计算设计也是决定节流环能否有效工作减压的重要一环。

    最后,加设了活塞环式节流结构的填料函,因为增加了具有滑动摩擦的零件,特别是无油润滑填料函,如果不采取措施加强填料函的冷却,那末必然会造成填料工作温度的升高,对填料函工作寿命的稳定不利。我们在加设节流环的同时,对填料函冷却作了改进,使填料函获得良好的冷却效果,这是活塞式节流结构能得到有效应用的重要保证。

    我们深信,在各企业设法提高机台出率,努力节能降耗,以增加企业效益的今天,活塞式节流结构必将在高压填料函中得到越来越广泛的应用。

                                                             上海金索机械有限公司技术部

河南能源化工集团安阳化学工业集团有限责任公司

全面推广应用无油润滑技术

    安阳化工集团有限公司在2011年为解决氮氢气压缩机高压段填料函运行时发热、泄漏严重的老大难问题,首次采用无油润滑技术。由于无油润滑技术一举彻底解决了该压缩机高压填料函运行时发热冒烟、泄漏严重的难题,并保持了连续稳定运行一年无泄漏的良好状况,该公司开始重视无油润滑技术。

    在以后络续开始使用的无论是6M40-340/314五段六段和512循环机的高压段填料,还是6M32-247/314四段、D29/54循环机中压填料,或者是4D12-55/220二氧化碳压缩机的低压填料都能保持良好的无泄漏运行状态。

    无油润滑填料函不再短期内泄漏,机台连续运行周期大幅度延长,并连续打破1972年建厂以来的历史记录。无油润滑技术由于有效的密封效果,稳定的长周期运行寿命,良好的气体净化作用为公司安全、稳定、长周期运行提供了有力的保证。在2012到2014的三年间,该公司在6D32-25-/320压缩机四五段,6M40-342/314五段六段以及512、2D29循环机和4D12-55/220六种机型的23组填料函取消39个注油点,每年节约油120桶,节约费用33.6万元,为企业创造了良好的经济效益。集团公司对无油润滑技术 作出了充分肯定,并于2014年决定将无油润滑技术在集团公司范围内全面推广应用。

    目前无油润滑填料已从原主要用于高压段而扩展到了中低压段,企业中的三台4D12二氧化碳压缩机的一二三四段填料,五台6M32-247/314氮氢气压缩机的一二三四五段填料都已推广应用了无油润滑技术,为企业创造更大的节约用油,降低生产成本的效益。

在填料函全面实行无油运行的同时,高压气缸的无油技术也络续开始应用,如今H223165/320六段气缸,6M32-247/314六段气缸,6M40-340/314六段气缸,6M22-230/160五段气缸都得到了良好的应用,并开始逐步推广应用。

 

6M40-210/314压缩机五六段气缸采用无油润滑

运行情况十分良好

    6M40-210/314氮氢气压缩机是河南武陟绿宇化电有限公司的生产用主机,曲轴转速333转/分,活塞行程360毫米,五段工作压力13兆帕,六段工作压力31.4兆帕,为了稳定活塞环工作寿命,同时净化气体以及节约润滑油,该公司于2015年对该机气缸进行了无油润滑改造,改造方案如下:

1. 双作用的五段气缸缸径Ф190,采用13副对半活塞环。

2. 高压平衡室的六段缸缸径Ф170,采用14副对半活塞环。

3. 活塞环材料均采用FH-1A金属塑料复合材料。

4. 气缸套采用球墨铸铁预膜缸套。

    该改造五六段部件于2015年7月27日投入运行,至今连续运行9个月,状况良好,并继续在运行中。6000多小时的运行已说明6M40机高压五六段气缸的无油润滑改造获得了成功。

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