Vanliga fel och analys avVätgaskompressorer
Abstrakt:
Vätgaskompressorerspelar en avgörande roll i processer som petroleumraffinering och gastransport av metanolsyntes i kolkemisk industri. Om en vätgaskompressor inte fungerar kan det leda till anläggningsavstängningar eller till och med gasläckor, bränder och explosioner, vilket orsakar betydande ekonomiska förluster. Den här artikeln fokuserar på kolvkompressorer som används för att transportera vätgas, ger en detaljerad analys av vanliga driftsproblem och ger motsvarande underhållsrekommendationer. Dessa insikter syftar till att hjälpa säkerhetsansvariga och utrustningsoperatörer i kemiska företag.
I storskaliga kemiska processer kräver många gas-gas-, gas-vätske- eller gas-fasta reaktioner högtrycksförhållanden, vilket gör att kompressorer används ofta. Bland dessa är kolvkompressorer en av de vanligaste typerna. Kolvkompressorer erbjuder hög kompressionseffektivitet och stark anpassningsförmåga, och de kan designas för applikationer med lågt, medium, högt och ultrahögt tryck (över 350 MPa). Vid konstanta rotationshastigheter förblir utloppsvolymen för kolvkompressorer relativt stabil trots fluktuationer i utloppstrycket. Men kolvkompressorer har komplexa strukturer och många komponenter, vilket gör dem benägna att fel om de inte används eller underhålls på rätt sätt.
I den kemiska industrin, för att säkerställa den normala utvecklingen av kemiska reaktioner med väte som råmaterial, komprimeras väte vanligtvis till höga tryck, vilket kräver användning av kolvkompressorer som främst är konstruerade för vätetransport. Till exempel, inom ammoniaksyntesindustrin är inloppstrycket för väte-kväveblandningen 0,03 MPa, och efter 6-7 steg av kompression når det slutliga utloppstrycket 31,4 MPa. I processen för metanolsyntesgasproduktion i kolkemisk industri är inloppstrycket för väte- och koldioxidblandningen 2,5 MPa, och efter flera steg av kompression når det slutliga utsläppstrycket 5-10 MPa (lågtrycksmetod) ) eller 35 MPa (högtrycksmetod).
1.Arbetsprincip och klassificering avVätgaskompressorer
1.1 Arbetsprincip
Strukturen hos en vätekompressor är relativt komplex, med dess schematiska diagram som visas i figur 1. Nyckelkomponenter inkluderar gjutjärnscylindern, cylinderfoder av gjutjärn, cylinderhuvud i gjutjärn, vevaxel av gjutjärn, vevstake, tvärhuvud (inklusive tvärhuvudsglid) , packning, kolv (inklusive kolvringar), oljeskraparar, kolvvevstång i rostfritt stål och gasventil i rostfritt stål. Dessutom finns det vissa hjälpanordningar som gasfilter, buffertar och smörjoljeledningar.
I likhet med andra kolvkompressorer involverar vätskekompressorn tre huvudprocesser: insug, kompression och avgas. Drivs av en elmotor, flyttar vevaxeln tvärhuvudet, kolvens vevstång och kolven fram och tillbaka i cylindern. Gasen komprimeras av kolven och drivs slutligen ut genom gasventilen.
Figur 1: Schematiskt diagram av vätgaskompressorns struktur
1.2 Klassificering
Vätgaskompressorerklassificeras baserat på intervallet för utloppsvolym och utloppstryck. De specifika kategorierna visas i tabell 1.
Tabell 1: Klassificering avVätgaskompressorer
Baserat på den relativa positionen för basplanet och cylinderns mittlinje,vätgaskompressorerkan också delas in i horisontella kompressorer (basplanet är parallellt med cylinderns mittlinje, huvudsakligen inklusive motsatt typ, enkelsidig typ och symmetrisk balanstyp), vertikala kompressorer (basplanet är vinkelrät mot cylinderns mittlinje) och vinkelkompressorer kompressorer (basplanet bildar en viss vinkel med cylinderns mittlinjeriktning).
Vertikala kompressorer och horisontella kompressorer med cylindrar på ena sidan av vevaxeln är lämpliga för förhållanden med liten gasvolym. Bland horisontella kompressorer används den symmetriska balanstypen flitigt och är ett av de bästa valen för medelstora och stora kolvkompressorer. Denna typ av kompressor har flera cylindrar jämnt fördelade på båda sidor av vevaxeln och bildar en 180 graders vinkel med cylinderns centrumlinje. Motsatta kompressorer är lämpliga för högtrycksgaskompressionsförhållanden, medan vinkelkompressorer är lämpliga för små till medelstora kompressorer. Vinkelkompressorerna kan vidare delas in i olika typer baserat på vinkeln, såsom W-typ (60 graders vinkel), L-typ (90 graders vinkel) och fläkttyp (40 graders vinkel), bland annat.
2. Vätekompressormodell och bokstavsbetydningar
För att underlätta snabb identifiering av kompressorns strukturella egenskaper, volymflöde, arbetstryck och annan information,vätgaskompressorer, liksom annan vanlig kemisk dynamisk utrustning, har angivna modellnummer, där varje bokstav representerar olika betydelser. Det schematiska diagrammet för vätgaskompressormodellen visas i figur 2.
Figur 2: Schematiskt diagram över vätekompressormodellen
I figur 2 används "skillnaden" i slutet av modellnumret främst för att skilja mellan typer av kompressorer, vanligtvis representerade av en kombination av bokstäver och siffror. "Tryck" avser manometertrycket för det nominella utloppstrycket efter att gasen komprimerats av kompressorn, mätt vid standardatmosfärstryck. "Nominell volymetrisk flödeshastighet" avser flödeshastigheten för gasen som släpps ut av kompressorn, beräknad baserat på förhållandena vid standardsugpositionen (tryck, temperatur, gassammansättning). Vätekompressorns "struktur" och "funktioner" representerar kompressorns struktur och specifika egenskaper, med betydelsen av varje bokstav som beskrivs i tabellerna 2 och 3.
Tabell 2: Bokstäver och betydelser av vätgaskompressorns struktur
Tabell 3: Bokstäver och betydelser av vätekompressorns funktioner
3.Vanliga misslyckanden avVätgaskompressorer
Vätgaskompressorerhar höga krav på tillverkningsprecision och underhåll. När vätgaskompressorn arbetar under motordrift, roterar vevaxeln snabbt och rör sig fram och tillbaka. Ena änden av vevaxeln och vevstaken är ansluten till tvärhuvudskomponenten, som också rör sig fram och tillbaka i styrningen under inverkan av vevaxeln och vevstaken, vilket slutligen driver kolven att röra sig fram och tillbaka och komprimera vätet (eller väteinnehållande blandgas). Men under den långvariga fram- och återgående rörelsen av vevaxeln, vevstaken och tvärhuvudets komponenter är dessa delar benägna att slitas. Allvarligt slitage kan påverka driftkvaliteten, vilket kräver snabb upptäckt och avstängning för underhåll för att säkerställa säker och stabil drift av vätgaskompressorn.
3.1 Fel i smörjoljesystemet och orsaksanalys
Det vanligaste problemet med vätgaskompressorns smörjoljesystem är lågt oljetryck. Under normal drift trycksätts smörjoljan av oljepumpen och levereras till förstastegsfiltret, passerar sedan genom den externa smörjoljekylaren och andrastegsfiltret och delas upp i tre vägar. Den första rutten går till kompressorns oljetrycksmätare (inklusive fjärr- och lokala mätare); den andra vägen når den lilla delen av det stora lagret för att ge smörjning; och den tredje vägen går till kompensationspumpen för att förhindra läckage av oljetrycksbegränsare.
Vid normalt underhåll av smörjoljesystemet är det första steget att visuellt inspektera varje oljeledningssystem, särskilt statiska tätningspunkter i rören. Om några läckor eller oljefläckar upptäcks ska den läckande oljeledningen dras åt. Under normal drift av vätgaskompressorn är smörjoljesystemet alltid i ett undertryckstillstånd, vilket gör det svårt att upptäcka reducerat oljetryck. För att exakt bestämma detta krävs detaljerade inspektioner av statiska tätningspunkter på oljeledningarna, och eventuellt läckande rör bör bytas ut för att eliminera potentiella risker. Dessutom måste smörjoljans kvalitet kontrolleras noggrant, eftersom vattenhalt och metalljonnivåer kan påskynda oljenedbrytningen. Om oljans icke-kondenserbara gasinnehåll överstiger standarden kan oljetrycksfluktuationer uppstå. Genom att inspektera smörjoljetillförselledningen och gapet mellan andrastegets filterhålrum och oljekylaren kan man bedöma nivån av gaskondensation i oljeledningen - större luckor indikerar mer kondens. Två vanliga orsaker till kondensering är: (1) smörjoljan har en viss löslighet för extern luft, vilket gör det svårt att undvika en liten mängd luftupplösning; (2) andra stegets oljetrycksbegränsaranordning returnerar olja blandad med en liten mängd luft och bildar skum som ackumuleras och ökar gapet. För att lösa detta problem bör returoljerörets utlopp placeras så nära den bortre änden av smörjoljefiltrets intag som möjligt för att förhindra skumkoncentration i rörledningen.
3.2 Gasventil, ventilplattafel och underhållsanalys
Vanligtvis,vätgaskompressorerbör byta till en standby-enhet och genomgå underhåll eller inspektion var 3:e till 6:e månad. Särskild uppmärksamhet bör ägnas gasventilerna, eftersom ventilplattor är benägna att ansamlas kol, ansamling av oljeslam eller damm, och gasventilfjädrar kan gå sönder. Gasventilens trycklock har flera övre skruvar; vid underhåll ska dessa skruvar lossas och placeras i en ren behållare eller dammfri trasa. Sedan ska bultarna och muttrarna på toppen av gasventilens trycklock lossas, lämna de två diagonala bultarna och muttrarna tills ingen gas kommer ut ur cylindern, och ta sedan bort dem alla. Ta slutligen bort trycklocket och ventilplattans presslock, dra försiktigt ut ventilplattan och rengör eventuella oljefläckar eller slam för materialinspektion. Alla gasventiler bör trycktestas med kväve före installation för att säkerställa att inga läckor läcker. Detaljer om analys av ventilplattans fel och hanteringsmetoder visas i Tabell 4.
Tabell 4: Ventilplattans felanalys och hanteringsmetoder
3.3 Cylinderblock
Jämnheten och smörjningen av cylinderväggen är avgörande. Eftersom kolven snabbt rör sig fram och tillbaka inuti cylindern, om vätet innehåller damm eller partiklar, kan cylinderväggen bli repad eller räfflad, vilket potentiellt kan leda till cylinderfel. Om repor eller räfflor är mindre kan de jämnas till med en halvrund slipsten. För mer allvarliga repor eller spår, där spårets längd överstiger 1/4 av cylinderns omkrets och spårets bredd är större än 3 mm och djupet större än 0.4 mm, krävs borrning av cylindern. Borrning är en vanlig behandling för hårt slitage, vilket ökar cylinderdiametern något, men inte överstiger 2% av den ursprungliga designdiametern, med väggtjockleksreduktion som inte överstiger 1/12 av den ursprungliga tjockleken. Efter borrning, välj kolvar och kolvringar som matchar den nya cylinderdiametern för att säkerställa korrekt spelrum.
3.4 Tvärhuvud och vevstake
Tvärhuvudet är vanligtvis smidd av högkvalitativt kol eller legerat stål, vilket ger hög hållfasthet och styvhet. Den förbinder den nedre änden av kolvstången med vevstakens lilla ändlager och överför kraften från kolven till vevstaken och vevaxeln. Vevstången omvandlar kolvens fram- och återgående rörelse till vevaxelns rotationsrörelse. Tvärhuvudet, tvärhuvudsstiftet, glidplattan och styrskenan är gemensamt kända som korshuvudenheten och är benägna att spricka på grund av högt tryck.
Byte av korshuvudet:
Om mellansätet har tagits bort från kroppen kan tvärhuvudet bytas ut genom att ta bort det från anslutningsflänsen. Om mellansätet är integrerat med kroppen kan bytet av tvärhuvudet utföras genom mäthål i kroppen.
Under fönsterbyte, flytta tvärhuvudet till mitten av fönstret (dvs mitten av tvärhuvudets glidbana), rotera det 90 grader längs axeln för att passa in de övre och nedre glidbanorna med fönstrets två sidor, och sedan flytta den parallellt ut genom fönstret för reparation och utbyte.
Vid reparation, undvik att skada glidbanans arbetsyta, passa in med styrporten och se till att spelrummet uppfyller de specificerade kraven.
Byte av det stora ändlagret på vevstaken:
(1) Använd vridanordningen för att placera vevaxeltappen i toppen och säkra den för att förhindra glidning och olyckor.
(2) Avlägsna först vevstakebultarna från den nedre delen, använd lyftringsskruvar för att hänga upp vevstakeskåpan, ta sedan bort de övre vevstakebultarna och lyft locket och lagret tillsammans med lyftringsskruvarna.
(3) Vrid långsamt vevaxeln med vridanordningen för att separera vevstaken från vevaxeltappen och ta bort vevstaken för byte.
(4) Byt ut vevstakens stora lager i par.
(5)Utför oförstörande tester på vevstakebultar.
(6) För närvarande är vevstakeslager vanligtvis vanliga tunnväggiga lager, som inte kräver någon skrapning. Frigången för stora lager bör strikt uppfylla designkraven.
Byte av det lilla ändlagret på vevstaken:
(1) Ta först bort positioneringsstiftets klämmutter och ta ut positioneringsstiftet. Använd en rund stav för att trycka ut tvärhuvudsstiftet från ena änden för att separera tvärhuvudet från vevstaken. Ta sedan bort vevstaken från motorkåpan och fortsätt med att byta ut det lilla ändlagret, vilket skyddar glidbanan.
(2) Vid byte, tryck ut det gamla lagret ur vevstakens lilla ände och tryck in det nya lagret.
3.5 Vevaxel
Konan och ovaliteten på huvudtappen och vevaxeltappen ska vara<0.10 mm; the main shaft levelness should be <0.05 mm/M (higher in the motor direction). Each inspection should include non-destructive testing of the crankshaft journals.
Byte av huvudlagret:
(1) Ta bort sidokåpan från maskinkroppen och ändsidorna och separera vevaxeln och motoranslutningarna. Lossa sedan smörjoljeröret och huvudlagerskyddet för att ta bort huvudlagrets nedre skal.
(2) Placera en domkraft under vevaxeln i lämpliga lägen (håll den balanserad), höj vevaxeln ungefär 0.1–0.2 mm och använd en rund stång eller andra lämpliga verktyg för att ta bort huvudlagrets nedre skal från lagersätet. Sätt på samma sätt in det nya nedre skalet i lagersätet.
(3) Installera det nya huvudlagrets övre skal och locket i lagersätet och fäst lagerbultarna efter behov.
(4) Huvudlager tillverkade i par måste bytas ut i par.
(5) Justera spelet mellan det stora ändlagret och vevaxeltappen med shims för tjockväggiga lager. För tunnväggiga lager, skrapa om spelet är för litet; byt ut om den är för stor.
(6) Mät det radiella spelet med hjälp av ledningstryckmetoder och det axiella spelet med hjälp av avkännarmätare eller subtrahera diametrarna för lagerhålet och axeln.
(7) Det radiella spelet bör vara 0,8‰–1,2‰ av axeltappens diameter.
(8) För designspecifika krav bör huvudlagerspelet strikt följa kompressorns designvärden.
4. Slutsats
I kemiska produktionsprocesser som använder väte som råmaterial är vätskekompressorn en kärnutrustning för kemiska reaktioner. Därför bör ett välplanerat underhållsschema upprättas, inklusive regelbundna kontroller av standby-enheter och underhållsarbete enligt tillverkarens krav efter byte till en reservkompressor. Dessutom bör smörjoljesystemet kontrolleras regelbundet och de primära och sekundära filtren rengöras. Under inspektioner, använd ett stetoskop för att kontrollera om det finns onormala ljud i olika kompressorsegment för att avgöra om cylinderblocket i gjutjärn, vevaxeln, vevstakar etc. fungerar normalt. Detta dokument analyserar och sammanfattar arbetsprinciper, klassificeringar och vanliga misslyckanden förvätgaskompressorer, tillhandahålla operativ vägledning för den kemiska industrin, förbättra driften, förvaltningen och underhållsnivåerna förvätgaskompressorer, säkerställa stabil drift, minska förluster av stillestånd och maximera ekonomiska fördelar för företag.
Varning:
1. Viss grafisk och textuell information kommer från internet och WeChat officiella konton, med avsikten att dela mer information.
2. Den information som tillhandahålls är endast avsedd för inlärnings- och referensändamål och innebär inte att de åsikter som uttrycks stöds. Inga garantier lämnas beträffande informationens riktighet, tillförlitlighet eller fullständighet.
3. Om det finns problem relaterade till innehåll, upphovsrätt eller andra frågor, vänligen kontakta oss inom 30 dagar för borttagning.