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新型式氢氮气空压机革新运用的研讨及剖析

新型式氢氮气空压机革新运用的研讨及剖析

  

  1近年来随着小氮肥厂的不断发展(Develop),规模(guī mó)不断扩大,该机型逐步(step by step)被其他机型所替代而弃而闲之,如何对这一批面广量大即将被淘汰的老机器进行改造利用,无疑是小氮肥改造挖潜、节能(Energy saving)增效的一个重要途径。
  本文在对该机成功地进行了几例改造的基础上,就如何对L3 3- 17/ 320氮氢气压缩机挖潜改造使用问题(Emerson)进行了研究与探讨。
  2 L3 3- 17/ 320氮氢(Hydrogen)气压缩机参数
  为了便于说明,现将L3 3- 17/ 320型压缩机的有关参数与结构示意图给出。
  3实施改造的原则
  改造应按最大限度地利用原L3 3- 17/ 320型压缩机传动部件、电动机、机身、气缸、活塞(piston)等零部件的原则(in principle)进行,以尽可能地减少改造费用
  原机所配驱动机为TDK320- 12同步电动(electric)机,其功率为320kW,转速为500r/ min,投资(意义:是未来收益的累积)费用几乎占原机组的一半,因此改造后的机器应能充分对此电机加以利用才有意义,亦即改造的机器的轴功率不应太大(电机无法拖动)或太小(
  (大马拉小车),运行费用过高) ,以270kW左右为宜。因此以下热力、动力计算分析均以该电机的转速500r/ min为准。
  在实施改造的过程中应使改造后的机器各级气缸直径尽可能的与原机的有关级的气缸直径一致,这样才能保证原机的工作部件(气缸、活塞等)在不作较大改动的前提下加以充分利用
  在确定改造后的机器的级数和各级吸、排气压力时应考虑(consider)由此产生的气体(gas)力应满足工作部件和传动部件的强度(strength)要求,以保证机器安全运行。虽然原机器的名义活塞力为33000N,但各零部件都具有较大的强度余量,改造后的机器列最大活塞力小于40000N时仍能满足要求。
  在改造过程中除了要满足各项热力和强度指标外,还应具有良好的动力性能(property),以保证改造后的机器(machine)平稳。
  4改造方案的研究与探讨
  根据上述改造原则,并考虑到要想在原机的最高排气压力(即32MPa)的范围(fàn wéi)下对其进行改造是相当困难的,因此在下面改造方案的研究与讨论中将不考虑原机的、级气缸,且保留原机器的机身和电机布置不变,仅对其前五级气缸提出一些改造利用的构思。
  方案1:将原机改造为单级压缩机,即去掉机身上的各列气缸而将4台原机器的级气缸分别安装于原机的原列、-平-列、- %-平列和 -平-列的相应位置,从而将其改造为单级四缸双动双L四列型压缩机,其结构简图序号1栏。
  方案2:将原机改造为二级压缩机,改造方案类似于方案1,所不同的是将原机-平-列气缸改为-平-列气缸并分别安装(installation)于原机器四列气缸的相应位置上。改造的-平-列气缸中的平衡室不论级吸气压力(pressure)为何值,均通入大气压力。其结构简图见表2序号2栏。
  方案3:将原机改造为二级压缩(compression)机,改造方案类似于方案1、2,所不同的是将原机- %-平列气缸改为- -平列气缸并分别安装于原机器四列气缸的相应位置上。改造后的- -平列气缸中的平衡室也同方案2一样不论级吸气压力为何值,均通入大气压力。其结构简图见序号3栏。
  方案4:将原机改造为三级压缩机(compressor),即保留原机低压侧的垂直列-平-列和水平(Level)列- %-平列将其改为-平-平2列和- -平列,其中平衡室1和平衡室为原机-平-、- %-平列中相应的平衡室,且通入大气压力(pressure),平衡室2由原机-平-列中的级缸改造而成(拆掉吸、排气(Exhaust)阀直接通入某级吸气压力即可) ,去掉高压侧垂直列列和水平列,将其改造为两侧气缸布置完全相同的双L四列结构形式,其结构简图见序号4栏。
  方案5:将原机改造为三级压缩机,即保留原机高压侧的垂直列列去掉水平列 -平-列取而代之为原机低压侧的垂直列-平-列,其中平衡室通入大气压力(pressure),而将其改为同方案4类似的两侧气缸布置完全相同的双L四列结构(形式,其结构简图见序号5栏。昆山空压机是回转容积式压缩机,在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合,使两个转子啮合处体积由大变小,从而将气体压缩并排出。
  方案6:将原机改造为四级压缩机,即保留原机低压侧的垂直列-平-列和水平列- %-平列将其改为-平-和- -平列,其中-平-列的平衡(balance)室通入大气压力, - %-平列的平衡室可根据活塞力平衡的需要通入某级吸气压力,去掉高压侧垂直列列和水平列,将其也改造为两侧气缸布置完全相同的双L四列结构形式,结构简图见序号6栏。昆山空压机保养是回转式连续气流压缩机,在其中高速旋转的叶片使通过它的气体加速,从而将速度能转化为压力。这种转化部分发生在旋转叶片上,部分发生在固定的扩压器或回流器挡板上。
  根据改造原则,当设定总指示功率240kW + Ni + 280kW,列中最大活塞力p + 40kN为约束条件时,经大量反复计算,上述六种改造方案(fāng àn)的吸、排气压力、排气量、指示功率和活塞力的范围如所示。如果改造目标(cause)机的工艺参数如:吸、排气压力、排气量等在的范围中,则说明用L3 3- 17/ 320氢氮压缩机实施改造,可望得到较满意的结果。
  5改造实例
  5. 1已知参数
  某化肥厂在新上马的二甲醚生产工艺中需一台压缩机,其工艺参数(parameter)要求如下:
  吸气压力p s 0. 45MPa(表压力)排气压力p d 
  7. 0MPa(表压力)吸气温度t s + 30 ,排气量V d 2300m 3 / h(常压, 20 ,状态下。吸入状态即p s = 0 55MPa, t s = 30 ,时为7 35m 3 /min)气体组分CO 20% H 2 50%其余N
  2、CH
  4、CO 2 30%
  现决定用该厂已淘汰了的L3 3- 17/ 320氢氮压缩(compression)机改造而成,以满足生产需要。
  5. 2级数及各级压力比的确定
  根据已知工艺条件,可采取中的序号4所示改造方案,即取级数为3级。由已知条件计算得各级吸、排气压力(pressure)及压力比。
  若取机械效率(efficiency)m= 0 9,传动效率c = 1 0,则得计算电机功率N e= 267 3kW,原机所配功率为320kW的电机将有19 7%的功率储备量,运行时略有(大马拉小车)之嫌,是本方案的不足
  5. 3活塞(piston)力的计算
  为提高各列活塞力的均衡性,按中序号4所示方案结构(,将原机中的级气缸容积(Capacity)改作平衡容积,通入改造后机器的级吸气压力(pressure)( 0 55MPa) ,而原机-级间和-级气缸上的平衡容积仍保留,并通入大气压力。昆山空压机维修轴承跑外圈一般是因为配合的精度不够以及外圈定位方式设计不合理造成的。并非所有机头都按这个时间进行,如果保养好的可以延后,保养差的则需要提前。 据此结构计算得各列活塞力如所示。
  其中水平(Level)列( - -平)在轴这侧活塞力p.= 39 43kN,大于原机设计值33000N( 3 3吨)。为安全(security)起见,对气缸(压缩空气)、活塞、活塞杆及传动件(曲轴、连杆、十字头)进行了强度校核,经核算全部满足要求。另外,由于改造后机器的水平列-级气缸、级-平衡(balance)室的压力差比改造前有较大的增加,因此分别在-级级差活塞的155活塞体上加一道活塞环,在115活塞体上加二道活塞环,以保证气体(gas)的密封性。
  5. 4切向力的均衡(Balance)
  由于改造后相对原机的运行条件有较大的变化,原机切向力均衡性必然被破坏(vandalism),为保证改造后机器(machine)的平稳运行,需从新对切向力加以均衡。
  经动力计算可得,对每侧来说当垂直列( -平1 -平2)旋转方向超前水平列( - -平)90/时机器的最大能量变化量L max有较小值。昆山空压机是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机与水泵构造类似。大多数空气压缩机是往复活塞式,旋转叶片或旋转螺杆。离心式压缩机是非常大的应用程序。同样由动力计算可知,当两侧曲柄按所示旋转方向错角为190/时的L max最小( L max = 1906Nm)。考虑到电机与机器联轴器联接的实际情况(Condition)和可行性,现取两侧曲柄错角为180/,此时L max = 2160Nm,若取旋转不均匀度= 80,则GD 2 = 2490Nm,小于原配套电机TDK320- 12的飞轮矩,满足要求。
  除上述改造措施外,其余诸如气阀、填料密封、活塞(piston)等零部件或结构经核算,均能满足改造后机器的要求,故可不作改动地沿用。昆山空压机是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机与水泵构造类似。大多数空气压缩机是往复活塞式,旋转叶片或旋转螺杆。离心式压缩机是非常大的应用程序。
  6结语
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  3. 3- 17/ 320氮氢气压缩机(compressor)在我国小氮肥厂有较大的拥有量,如何把这些行将淘汰的机型进行改造以作他用,是当前小氮肥厂改造挖潜、节能增效的一条重要途径。
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  3. 3- 17/ 320压缩机原设计(design)压力范围较宽,气缸结构和直径种类较多,传动构件的强度安全(security)裕量较大,适应面广,只需投入较少的费用对其稍加改造即可用于其他生产工艺中。本文经过大量反复的计算,给出了几种可望得到较为满意结构的改造方案,并通过一个实例说明了对其进行改造的具体实施方法,可供有此类改造愿望和兴趣的厂家作为参考。


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