单螺杆压缩机（精选8篇）
单螺杆压缩机 篇1
1 引言
单螺杆空气压缩机 (以下简称为空压机) 作为一种新型空气压缩设备, 因其供气平稳、噪声低、省电、运行可靠和维修率低, 在水泥及其它行业得到广泛的应用, 然而, 由于这种新型空气压缩设备采用的技术较先进, 用户对其维修及维护方面的知识了解不足, 缺少经验, 一旦出现问题, 基本上是通过设备厂家来人处理或返厂修理, 从而给生产造成影响, 也使维修费用偏高。在此, 笔者结合我公司9台单螺杆空气压缩机 (5台水冷, 4台空冷) 的调试、维护及修理方面的经验, 将单螺杆空气压缩机的使用经验介绍如下, 供同行参考。
2 空压机使用中出现的问题及处理措施
2.1 供气压力低
造成空压机供气压力低的原因有以下几点: (1) 主机出现故障, 出力不足; (2) 管网上有泄漏; (3) 管网实际用气量增加, 大于空压机的额定流量; (4) 空气滤芯阻塞; (5) 卸载阀未全开, 进气量不足; (6) 排放空阀失灵, 一部分压缩空气从排空阀排出; (7) 油气分离器滤芯堵塞。一次, 我公司的一台FHOGD-150W水冷型空压机为预热器的空气炮及煤磨收尘器的脉冲阀及提升阀供气, 在运行两年后, 供气压力由原来的0.54MPa降到0.45MPa, 使空气炮打不响, 煤磨收尘效果差。在更换空气滤清器后也无效果, 分析认为可能是主机磨损, 供气量变小, 压力下降, 但在一次清洗整个管道时, 发现空气滤清器前部的胶管内堵塞了一块海棉, 此海棉系进气口处的消音设施, 因脱落而被吸入进气口处, 堵在空气滤清器前部的胶管内, 取出后, 压力升到0.52MPa, 保证了用气设备的正常使用。另一次, 一台备用的FHOGD-150W空压机启用后, 压力只有0.39MPa, 此台空压机为新设备, 却未达到使用年限较长的另一台空压机的0.52MPa压力, 在管道泄漏及用气量都未变的情况下压力较低, 于是怀疑主机有问题, 但厂家来人检查后, 确认主机无问题。后来, 在更仔细的检查中, 笔者发现, 排空铜管的温度较高, 而另一台空压机的排空铜管温度不高, 对此, 检查了排空电磁阀, 发现在正常运行时, 此电磁阀是得电的, 电器程序方面无问题 (排空阀的作用是:当主机停机或者空转时, 排空阀失电打开, 排出油气分离器桶内的压力, 以确保空压机再次运行时能在无负载情况下启动或空负载运转;运行时, 排空阀得电关闭。) , 后来, 把安装在进气口处的排空铜管拆下时, 铜管中有压缩空气排出, 证明排空电磁阀有故障。经检查, 发现电磁阀线路接触不良, 运行中虽得电, 但并未动作, 造成排空电磁阀长期打开对外排气, 因排出的压缩空气是直接进入进气口处, 无法知道是否运行中排气, 从而造成空压机供气压低。重新紧固接线后, 运行时, 供气压力达0.56MPa, 供气压力比另一台要高。
2.2 排气温度高
造成空压机排气温度高的原因有以下几点: (1) 冷却效果不好, 环境温度>40℃, 冷却器散热差; (2) 油位低, 油量不足; (3) 断油阀失灵, 处于关闭状态, 主机失油; (4) 机油滤芯堵塞, 供油量少; (5) 润滑油变质等; (6) 温控阀故障或卡死; (7) 冷却风扇故障。一次, 一台矿山用FHOGD-150A空冷型空压机, 运行一年后出现排气温度高, 在气温较高时, 油气温度达报警值98℃, 严重时则达跳停值102℃。分析认为, 矿山空压机房空间有限, 散热差, 为此, 把机房门对开, 增加空气流通, 情况稍有好转, 但报警还是时有发生, 对此, 我们分析认为, 油气分离器的滤芯使用达一年左右, 可能会增加油气分离的阻力, 于是, 我们更换了油气分离器的滤芯和机油滤清器, 终于使油气温度在报警值以下。另一台FHOGD-150W水冷型空压机, 运行时也出现油气温度高报警, 经检查, 进出冷却器的水温变化不大, 于是怀疑温控阀出现问题, 在温度高时, 温控阀未打开, 从而使油未得到较好冷却。水冷型压缩机在冷却器入油口处, 均配有温控阀, 其作用是控制润滑油经过冷却器的旁通流量, 保证空压机在负荷运行时的油气温度高于压力结露点温度, 因为较低的喷油温度会使主机的油气温度过低, 在油气分离器及冷却器中析出冷凝水, 而不易被气路系统带出, 进而恶化润滑油的品质, 缩短其使用寿命。当油气温度低于71℃时, 温控阀未打开, 润滑油未经过冷却器直接进入断油阀向主机供油, 当油气温度升至71℃时逐步打开通向油冷却器的通道, 这时, 一部分油经过冷却器进入断油阀, 另一部分油还是不经过冷却器进入断油阀, 当油气温度升至75℃时, 旁通口关闭, 润滑油全部流向油冷却器进行油冷却循环。对此, 我们拆下温控阀, 发现温控阀阀片未打开, 然后用约75℃的开水淋到阀片上, 看到阀片打开, 停止淋开水后, 慢慢的, 阀片关闭, 这说明, 温控阀无问题。仔细检查后发现, 停机时, 油位在最高油位上, 但运行时, 油位下降到最低油位线下, 于是怀疑是油量不足, 经停机加油后, 油位在两红线的中间, 排气温度在85℃, 远低于报警温度98℃。
2.3 机油滤清器堵塞亮红灯
一台新空压机在使用约1个月左右, 运行中空压机显示屏上出现机油滤清器堵塞红灯, 具体过程为:当加载至0.56MPa时, 红灯亮, 卸载至0.42MPa时灯熄, 此时油气温度为69℃, 查使用时间不到机油滤清器设定的500h报警值, 停机后重新启动时也如此, 查看视油镜内的油, 已变色, 于是怀疑机械零件磨合初期, 磨损较大, 磨屑把机油滤清器堵塞, 加载时机油滤芯前后的压力差较大, 而卸载时, 前后的压力差小, 所以, 加载到一定压力时亮红灯, 卸载时灯熄。为此, 更换机油滤清器, 并更换了润滑油, 开机后, 此现象消失。在使用过程中, 还出现过几次机油滤清器堵塞亮红灯现象, 但运行一段时间后就会熄灯。这是在冷态启动时, 但当时的气温并不低。分析认为, 冷态启动时, 油温不高, 润滑油粘度较大, 油经过机油滤清器时前后的压力差较大, 所以会亮红灯, 运行一段时间后, 温度升上来, 阻力变小, 灯就会熄灭, 故这是正常现象。
2.4 主机声音异常
一台空压机使用约4年后, 运行中主机声音异常, 此时, 油气温度在78℃, 压力在0.47MPa, 电流为102A。拆开主机盖, 发现一个星轮齿的底面与机壳墙板之间的间隙为左边间隙0.05mm, 右边间隙为0.08mm, 而正常值在0.07mm左右。分析认为, 此螺杆为水平布置, 两个星轮都是垂直布置, 星轮主轴上部为圆锥滚子轴承 (HR33206J) , 下部为深沟球轴承, 由于使用时间较长, 轴承有磨损, 使轴承间隙变大, 星轮轴向下窜, 造成下部间隙变小, 为此, 拆开星轮轴上下端的端盖, 先把下部的调节螺栓向上调, 使间隙变大, 然后, 调上部调节螺栓, 使间隙变小, 调整后为左边间隙0.07mm, 右边间隙0.09mm, 调好后试车, 压力为0.51MPa, 油气温度为80℃ (油气温度升高是因为压力增大所致) , 异常声音消除。
2.5 主机不平衡
多台空压机使用中出现过主机不平衡故障, 如一台FHOGD-45F风冷型空压机在新机空载运行时, 三相电流分别为33A、28A、33A, 加载运行时, 三相电流分别为40A、50A、40A, 显示屏上出现主机不平衡报警, 运行一段时间后, 空载时三相电流分别为24A、22A、24A, 加载运行时, 三相电流分别为45A、44A、41A, 报警消除。造成主机不平衡现象的原因, 一个可能是加在电机上的三相电压值不一致, 这在停机检修时, 全厂设备大部分停机, 只开少量设备时出现过电压不平衡现象, 另一个原因则可能是电机有问题或接触器接触不良, 需仔细检查接触器触点或电机是否开环。
2.6 空压机运行中突然跳停
一次, 一台FHOGD-45F空压机运行中突然跳停, 经检查未见主机排气温度高及主轴卡死现象, 从触摸屏上查现场故障为相序错误, 经检查电器线路, 发现供电电缆烧坏, 更换电缆后, 运行正常。
3 使用总结
为了使空压机长期安全运行, 除了了解其工作原理, 及时处理出现的故障外, 还必须认真做好维护保养工作, 使空压机保持完好状态。
(1) 新机处于磨合期, 所以, 在运行500h后或油质变化较大时 (油的颜色变化) , 应更换机油滤芯, 更换或清洗空气滤芯。
(2) 油气温度高是使用中出现较多的问题。因此, 对于水冷型空压机, 一般应控制冷却水进出口的温差在5℃~10℃, 当温差低于5℃时应清洗冷却器水垢, 清洗时要注意密封件, 以免拆装后出现漏油或漏水现象;对于空冷型空压机, 要加强通风, 一般风机启动温度为80℃, 停机温度为70℃。当然, 对于单螺杆空压机来说, 排气温度有一个合适的工作范围, 过低及过高都是不合适的。温度过高会加速润滑油的氧化积炭, 温度过低时, 油气混合气体通过油气分离器滤芯时阻力较大, 造成耗油量增大, 同时温度过低会造成油气混合气体结露, 使润滑油含水, 影响润滑效果, 破坏油质, 严重时会引起气缸内壁腐蚀。所以, 一般地, 油气温度不应低于65℃, 宜在75℃~95℃运行最好, 报警值为98℃, 跳停值为102℃。
(3) 耗油量大也是空压机使用中的一个问题, 造成耗油量大主要有以下几方面因素: (1) 油位高; (2) 回油管节流阀的节流片孔阻塞; (3) 油泡沬较多, 油变质; (4) 油气分离器滤芯失效破损; (5) 最小压力阀不动作; (6) 排气压力低; (7) 油气温度低于65℃。当储气罐放水时, 水里含油或油气分离器储油桶油位变低较快时, 说明耗油量较大, 要检查以上部分, 找出原因并处理好问题。
(4) 为了避免空压机频繁加卸载, 其压力下限与压力上限宜有0.15%~0.2 MPa的差值, 同时, 选用储气罐的容量一般为空压机排气量的15%~30%。
(5) 应定期更换油气分离器的滤芯。油气分离器滤芯前后的压力差达到0.08MPa时, 必须及时更换, 否则会使排气压力下降, 排气温度升高。更换时, 要注意回油管底部与分离器底部距离, 过大, 则底部油位高, 油易被压缩空气卷走, 造成油耗大;过小, 易造成回油管堵塞, 导致油位过高, 距离最好控制在2~5mm左右。
(6) 要加强现场维护保养。不同的维护保养方式, 设备的状态就有不同的结果。虽然空压机设有各种保护装置, 有故障时能及时自动停机, 但现场管理方式不同, 结果就不一样。我公司有两个分厂, 一厂采用巡检工巡检方式检查空压机, 二厂采用固定岗位看护设备, 从使用的情况看, 一厂的空压机则状态较差, 空压机润滑油变色也未能及时更换, 同时油气温度较高, 故障率也要高。而二厂固定岗位看护, 能及时发现问题, 并把问题处理在早期, 避免大的故障出现, 所以, 设备的状态较好。
(7) 备用空压机的定期切换运行。重要用气场合, 一般来说, 空压机都是一备一用的, 但空压机停机时间较长, 会使机油滤芯或油气分离器滤芯粘附的颗粒发生干结, 堵塞过滤孔, 使滤芯使用寿命缩短, 空压机转子上半部分因没有润滑油浸泡, 使这部分转子与潮湿的空气接触而发生锈蚀, 长时间停机还会造成空压机主机或管道沉积油垢, 使主机被迫检修。所以, 要避免备用机不可靠的出现, 就必须定期切换运行备用机。
(8) 运行中要注意机体的温度及振动情况。由于空压机工作时温度较高, 因此要注意机体的温度, 轴承的温度及振动情况, 一般要求单螺杆空压机的轴承温度不得超过70℃, 机体温度不得超过65℃, 振动速度的有效值 (振动烈度) 不大于7.1mm/s。
单螺杆压缩机 篇2
【关键词】螺杆式变频器空压机；系统简要原理；节能；技改
引言
2015年我厂对动力车间的空压机进行改造与更换。将现有的空压机由原来的工频螺杆式空压机部分改为螺杆式变频器空压机。配套设备的冷干机制冷机改为MD型吸附型空气干燥机。
1、ZR400型-螺杆式变频器空压机原理：
通过过滤器（AF）吸入的空气将在低压压缩机机头（E1）中被压缩。在ZR压缩机中，压缩空气排向中间冷却器（Ci）。冷却空气在高压压缩机机头（Eh）中被进一步压缩并通过消音器（AS）和后冷却器（Ca）排出。
2、MD吸附型空气干燥机原理：
2.1MD吸附型空气干燥机主要部件是一个转子，由吸附水分的材料制成。转子缓慢旋转并由两股气流通过：一股为待干燥的冷湿压缩空气；另一股为用于再生干燥材料的热压缩空气。喷射器安装在干燥机进气室中。
2.2冷凝水排污系统：冷凝水通过进口进入电子排污，并在收集器中积聚。电容传感器持续地测量液位。一旦收集器中的冷凝水达到某一水位，排污延迟定时器将启动。延迟时间一到，就会起动导阀膜片会打开出口排放冷凝水。清空收集器后，出口会迅速关闭，从而不浪费压缩空气。
3、空压系统自控设计
3.1针对螺杆式空压机能耗高，噪音大，自动化程度低等缺点，提出利用可编程控制器和变频器实现对螺杆式空压机的节能改造方案。
3.1.1当压缩空气系统只需要一台空压机运行时，选用变频空压机运行。
3.1.2当用气量等于或超过单机容量时，启动工频的空压机并使其满负荷运行，再启动一台变频空压机进行调节。
3.1.3实现冷却水泵与空压机的连锁：启动顺序为启动冷却水泵→确认冷却水水流量→确认空压机冷却水流量→启动空压机。停止顺序则相反。
3.1.4空压冷却水系统控制：根据空压机组运行要求起停冷却水泵，监控冷却水温度及冷却水泵状态起停冷却塔风机。
4、节能降耗：新旧空压机及干燥机对比
4.1空压系统：车间原有的空压系统为公频设计。
导致设备加载-卸载较为平繁。输出压力较大，能耗较高，空压系统能耗占全厂能耗的40%以上。通过采购螺杆式变频器空压机。改善PLC设计控制的模式。不仅仅可以提高工艺稳定性，并且降低了加卸载频率。提高设备性能。改造完成后空压系统能耗降低20%。
4.2MD吸附型空气干燥机主要能耗设备是一个0.015KW的电机带动转子。将干燥材料吸附的压缩空气水分排出。老式的冷冻式干燥机功率为15KW。每月前后能耗对比：
W=PT=（15-0.015）KW×24（小时）×21（天）×3（台）≈22657度
改造完成后：MD吸附型空气干燥机每月能节约电能22657度。
通过配比原冷干机露点温度为：0～12℃。使用MD吸附型空气干燥机露点温度为-30℃.大大提高了空压气工艺质量。
5、存在的以下问题：新动力ZR400型-螺杆式变频器空压机的中冷及后冷均无手动排水阀门
5.1太中冷及后冷电子排污器安装在柜内，不便于日常点检巡视发现故障。
5.2空压机中冷及后冷自动排水机构部分堵塞如果不及时清除。会对压缩机的正常运行带来一定程度的危害。其主要表现在：
5.2.1、会使压缩机出口温度升高。
5.2.2、油温升高会导致空压机立即停机故障。
5.2.3、最严重的情况是全部堵塞，在这种情况下，循环水无法通过冷却器，冷却器将失去其将压缩空气冷却的作用，压缩空气从高压气缸出来之后所形成的高温（一般在140度到170度之间，或更高）得不到有效的降低，压缩空气在高温条件下直接送入储气罐，由于储气罐底部存有一定量的油水，这些油水的闪点温度在160度之间，很容易点燃，其后果不可想象。
5.3新动力空压机中冷及后冷加装手动排水阀门：（改造后）
5.3.1在空压机的中冷及后冷的备用出水口处接管道至空压机外部。5.3.1.1中冷及后冷需要在空压机外部扩孔。
5.3.1.2中冷还需要接一个单项阀，防止逆流进空压机本体。
5.3.2在引至空压机外部的中冷及后冷管道上装手阀。达到手动排水的目的。改造完成后：
5.3.2.1增加了手动排污，确保在空压机中冷及后冷自动排水电动阀失效时，能进行手动排污。形成一用一备运行模式。
5.3.2.2为空压系统的稳定运行提供有效保障。
6、结语
卷烟厂动力车间作为能源生产车间以提升设备效能和节能降耗为己任，切实保证工厂生产的安全、可靠、优质、经济运行。通过技改利用PLC与变频器实现螺杆式变频器空压机改造。实现节约能源，降低噪音，减少设备故障率。具有很深的实用价值。
参考文献
[1]邢子文.螺杆式变频器空压机-理论、设计、应用.北京机械工业出版社，2008；6
[2]兰运良.空气压缩技术[M].西北工业大学出版社，2008；10
单螺杆压缩机 篇3
单螺杆空气压缩机首先由法国工程师B.Zimmern于上世纪60年代研制。我国从上世纪70年代开始研制单螺杆压缩机, 其结构先进, 具有能耗低、噪声小、效率高、运行可靠、使用寿命长等优点, 广泛应用于化工、机械、交通、矿山等领域, 是极具发展潜力的通用机械产品。
随着单螺杆压缩机的普及, 因为单螺杆压缩机发展时间相对不长, 加上现场技术人员掌握的技术落后, 往往发生故障时需要厂家给予技术支撑, 维修时间过长, 影响生产, 所以单螺杆压缩机常见故障的分析和处理已成为当务之急。
二、单螺杆压缩机的工作原理
F H O G-120W14/0.75压缩机由上海飞和机械有限公司生产的典型水冷式单螺杆压缩机, 排气量14m3/m i n, 额定排气压力0.75Mpa, 转速1480r/min, 主要由主机、气路系统、油路系统、电气控制系统等组成, 工作原理见图
压缩机主机由一个圆柱螺杆和两个对称布置的平面星轮组成啮合副, 装在机壳内构成, 螺杆的6个螺槽, 被2个星轮分隔成上下2个空间, 运行时, 随着螺杆的旋转, 螺槽依次实现吸气、压缩和排气过程, 螺杆每转一周, 每个螺槽工作2个工作循环, 共产生12个压缩循环。
压缩机油气分离由油气分离器完成, 排出的油气混合气体切向进入筒体, 沿筒内壁流动, 在离心力的作用下, 油滴聚合在内壁上, 然后油气上返, 油滴沉降到筒体底部。含有少量油雾的气体进一步流入分离器滤芯时, 滤芯对油雾进行最后的拦截和聚合, 进行精分离, 形成油滴下沉在滤芯底部, 经回油管返回到主机。
三、常见故障及处理
1、机组超温停机
检查内容主要包括:
1) 检查润滑油油位及品质, 润滑油油位应维持在视窗1/3-2/3位置, 主机缺油易造成主机超温, 油位过高又易造成主机排气含油过高。
2) 检查机油滤芯, 机油滤芯容易发生堵塞, 造成主机供油不足而超温停机, 在FH系列单螺杆压缩机控制面板上设有滤芯前后压差报警, 当△P>0.1Mpa, 应及时更换滤芯。
3) 检查断油阀, 当压缩机运行时, 断油阀接通油路系统, 油路开始循环, 如果断油阀不能打开机组会因回油量不够导致机组超温。当断油阀发生故障后, 一般先检查断油阀滑阀动作是否灵敏, 进行清洗, 否则更换断油阀。
4) 检查温控阀, 温控阀在机组中控制压缩机排气温度在压力零点之上, 避免水在凝结, 造成机油变质, 温控阀卡堵, 直接导致高温, 一般温控阀卡堵后, 应先检查温控阀感温元件是否老化, 阀芯动作是否灵敏, 如故障更换阀芯, 必要时更换温控阀。
5) 检查机油水冷器, 机油水冷器主要作用是与机油进行热交热, 发生故障后, 冷却水路进出口温差通常在5℃-8℃, 温差过大或不明显均不利于运行。温差过大时, 要考虑冷却水水压、流量是否正常, 冷却水入口温度一般不超过32℃, 水压0.2-0.3Mpa;温差不明显时, 说明换热效率下降, 此时应先判别是属于油垢还是水垢引起故障, 前者可用积炭清洗剂进行清洗, 后者对水冷管束进行清洗疏通。
6) 检查压力控制器, 压力控制器控制加、卸荷阀的通断, 如果压力控制器压力设置过大, 则导致机组内压加大, 从而使机组超温, 反之如果压力控制器压力设置过小, 则机组排气无法达到额定压力。
7) 检查温度传感器和温度显示器, 很明显温度传感器和温度显示器起检测、显示机组温度的作用, 发生故障后由于温度显示失灵而造成机组异常停机, 应及时进行更换。
2、机组排气压力偏低
检查内容主要包括:
1) 检查空滤器, 空滤器被灰尘堵塞, 会造成机组进气量不足, 使排气压力偏低, 灰尘较多的野外施工中最为明显。所以要定期更换空滤滤芯。
2) 检查卸荷阀, 卸荷阀未全部打开, 机组进气不足, 排气压力偏低, 卸荷阀由气缸控制, 机组压缩时, 气体通过电磁阀时入气缸, 使气缸伸长, 推动卸荷阀开启。导致卸荷阀开度不足主要原因:气缸安装位置不正确, 气缸皮碗损坏, 电磁阀故障等。
3) 检查放空电磁阀, 由于动作频繁电磁阀容易损坏, 造成漏气, 因为漏气噪声较大, 此故障一般很容易发现。
4) 检查机组, 造成机组容积效率损失的泄漏途径主要有: (1) 星轮齿顶与螺槽底间隙, (2) 星轮齿侧与螺槽间隙, (3) 星轮顶面和气缸的间隙, (4) 螺槽前后侧表面螺旋线与气缸间的间隙, (5) 螺杆密封圆柱段与气缸的间隙。机组长时间的高速运转伴随着磨损, 特别是星轮体表面的PEEK材料磨损使 (1) (2) (3) 间隙加大, 降低压缩效率, 所以要定期更换星轮体, 调节星轮顶丝, 确保 (3) 间隙控制在0.06mm左右; (4) (5) 间隙保证主要依赖主螺杆的轴承, 数值一般在0.07mm左右。
3、油气分离器压力超高, 安全阀起跳
1) 检查最小压力阀, 最小压力阀既能保证机组油循环所需的压力, 又起到一个止回阀的作用, 防止管网高压气体倒回到油气分离器内, 开启压力一般在0.4Mpa, 如果最小压力阀卡后, 油气分离器内压迅速上升, 超压, 引发安全阀起跳。反之如果开启压力低后, 油气分离器进出口压差增大, 分离器内气体流速变快, 筒壁的凝聚油液被高速气体卷走, 同时也影响油雾在分离器滤芯上的吸附, 加大了机组排气含油量。最小压力阀发生故障后, 一般先检查压力阀弹簧和活塞, 调整弹簧压缩量, 必要时更换最小压力阀。
2) 检查油气分离器滤芯, 油气分离滤芯长时间使用后机油中的灰尘、金属磨屑、胶质等杂质将滤芯的纤维孔隙堵塞, 内压加大, 并且机组排气含油量上升, 所以日常维护时滤芯的压降>0.1Mpa时就应当更换。
四、结语
根据本人几年来的统计, 单螺杆压缩机故障多与三芯 (空气滤芯、机油滤芯、油气分离器滤芯) , 五阀 (卸荷阀、最小压力阀、电磁阀、断油阀、温控阀) 有关, 占故障率的90%以上, 机组故障较少, 运行相对稳定, 主要集中星轮体及轴承的定期更换, 主螺杆轴承仅更换过一次。以上FH系列单螺杆空气压缩机运行常见故障及处理方法是本人几年来从事设备管理与维护工作中的总结, 运用所积累的这些经验能快速、准确诊断与消除FH系列单螺杆空气压缩机运行中出现的故障, 仅供有同类型空压机的企业借鉴。
摘要：介绍了FH系列单螺杆空气压缩机运行中常见故障, 提出处理建议
单螺杆压缩机 篇4
普光天然气净化厂消防泵站J701A螺杆压缩机是一台由增安型电机驱动的固定式内喷N46冷冻机油螺杆压缩机组。压缩机通过金属叠片挠性联轴器与电机输出轴相联。机组运行一周后,出现了排气温度高、平衡管温度高、停车后盘不动车等问题。我们对螺杆压缩机故障进行了分析与处理,并且开车一次成功。
2 螺杆压缩机的工作原理
螺杆压缩机的工作原理属于容积式压缩机的范畴,它和活塞式压缩机一样,也是依靠容积的减少来实现压力的提高。随着转子在机体内的旋转运动,使工作容积由于齿的侵入或脱开而不断发生变化,从而周期性地改变转子每对齿槽间的容积,来达到吸气、压缩和排气的目的。螺杆式压缩机的运转过程从吸气过程开始,然后气体在密封的基元容积中被压缩,最后由排气孔口排出。图1为螺杆压缩机工作原理。
2.1 吸气过程
转子旋转时,阳转子的一个齿连续地脱离阴转子的一个齿槽,齿间容积逐渐扩大,并和吸气孔口连通,气体经吸气孔口进入齿间容积,直到齿间容积达到最大值时与吸气孔口断开,齿间容积封闭,吸气过程结束(见图1(a))。
2.2 压缩过程
转子继续旋转,在阴、阳转子齿间容积连通之前,阳转子齿间容积中的气体受阴转子齿的侵入先行压缩;经某一转角后,阴、阳转子齿间容积连通,形成“V”字形的齿间容积对(基元容积),随着两转子齿的互相挤入,基元容积被逐渐推移,容积也逐渐缩小,实现气体的压缩过程(见图1(b))。压缩过程直到基元容积与排气孔口相连通时为止,此刻排气过程开始(见图1(c))。
2.3 排气过程
由于转子旋转时基元容积不断缩小,将压缩后气体送到排气管,此过程一直延续到该容积最小时为止(见图1(d))。
3 故障现象及原因分析
J701A螺杆压缩机存在排气温度高、平衡管温度高、停车后盘不动车的故障现象,现从以下几方面来分析。
3.1 冷却油系统
喷油量不足或突然断油,可能引起机组温度的急剧升高,还可能造成转子和定子热膨胀不均匀,使转子与定子磨损,当时从现场各压力表观察,冷却油的压差表和压力表都在正常值范围内,未发现有堵塞现象,所以此故障原因可以排除;冷却油的油温过高,所能带走的热量有限,对油冷器的多方检查和现场测量也排除了此故障原因;入口温度过高,也是造成排气温度过高的一个重要原因,通过与装置操作人员沟通,了解到机组发生故障时,操作工艺未发生任何改变,可以排除此现象。
3.2 机械磨损
机械磨损可产生大量热量,致使排气温度升高,还可能造成转子、定子磨损严重甚至报废,本次机组停机就是因转子排气端端面与排气轴承座端面磨损造成的。解体发现阴阳转子排气端面与排气轴承座端面磨损严重,特别是阳转子端面已磨出1mm~2mm深的沟槽。
检修时从轻微磨损的阴转子所测得的数据来看,该机组出厂组装时,排气端面间隙过小,只有0.05mm,而标准为0.08 mm~0.10 mm。是否由于介质不干净且含有较大的硬质颗粒造成的,经同一系统的4号机组运行正常可证明介质是干净的。但是本机组是新安装的,所有管线吹扫是否干净,无法控制,也可能是由于有硬质颗粒进入机体内造成的。此机组阴转子是由一对背靠背安装的圆锥滚子轴承(31315)来承受轴向载荷的,阳转子是由一个圆锥滚子轴承(31315)和一个角接触轴承(7315BEJ)背靠背安装来承受轴向载荷的,两对定位轴承的游隙都严重超标,阳转子游隙为0.10mm,阴转子游隙为0.12 mm,而标准要求为0.02mm~0.03 mm。在机组运行过程中,压缩气体会产生热量,机组受热产生热膨胀,根据受热情况的不同转子的热膨胀比壳体大,这样也有可能使排气端面间隙越来越小,此时介质中的硬质颗粒进入两端面之间就会造成磨损。
3.3 轴封装置
本机组采用迷宫密封+波纹管密封,在转子的每一端均设有一套轴封组件,靠轴承一侧充油起密封冷却作用,密封油压力为0.4MPa,阴转子出端结构示意图如图2所示。检修发现,排气端一次平衡未经过迷宫密封节流减压就直接回入口(见图2中A点),此时B点是用丝堵封起来的,C点为二次平衡孔,排出端介质压力为1.0 MPa(表压),入口压力为0.12 MPa(表压),在大的压差作用下,介质未经节流减压,快速经一次平衡管(A点)流入入口管,在此过程中会产生大量的热量,所以开机以来一次平衡管温度比较高。其次高流速也容易将介质中的硬质颗粒带到排气端面截留下来,引起端面磨损。最重要的就是不能很好地降低密封腔压力,增大了端面比压,加速了密封面的磨损,降低了密封的使用寿命。因此检修中对迷宫密封进行了如下改造:首先将间隙控制在0.30mm~0.40mm范围内;其次把一次平衡孔A往后移,即将A孔用丝堵封起来,用B孔作为一次平衡孔。
从以上分析可知,排气温度高、平衡管温度高、停车后盘不动车的原因是设备本身设计、温度作用、颗粒磨损等多方原因造成的。
4 螺杆压缩机故障问题的解决
根据该压缩机的结构特点可知,同步齿轮的装配精度对齿轮的工作性能有着很大的影响,必须严格按照操作规程进行。
系统中支撑轴承采用4个NU2315圆柱滚子轴承;阳推力轴承采用1个31315圆锥滚子轴承、1个7315BEJ角接触轴承;阴推力轴承采用2个31315圆锥滚子轴承;推力盘采用1个31308圆锥滚子轴承。
4.1 推力轴承装配及游隙的调整
图3为推力轴承组件结构示意图。将支撑轴承2、内圈调整垫3、垫片4、圆锥滚子轴承5、调整垫6、角接触轴承7先后装入轴承座1内,然后用螺钉将压盖8与轴承座拧紧,再用测量专用工具(芯轴)插入轴承内孔,用百分表测量轴承游隙,调整调整垫6使轴承游隙保持在0.01mm~0.03mm。调整垫片时注意应保证两面的平行度。
4.2 排气端间隙的调整
图4为排气端组装示意图。将密封、支承轴承和推力轴承组装好后,先不装同步齿轮,使用假套把轴承背紧,调整排气端面间隙:先将转子推到排气端一侧,使排气端平面间隙变成零,然后测出调整垫待安装的间隙Y,在这里假设要求的排气端面间隙为X,测得间隙为Y,那么调整垫的厚度为Z=Y-X。于是磨削调整垫,使其厚度为Z,然后将该调整垫插入间隙处,用螺钉将止推轴承座与排气座相连,并拧紧螺钉,使用百分表测量,看拧紧前后的数据是否等于X。本机组要求排气端面间隙为0.08mm~0.12mm,排气端面间隙太大会影响压缩机的排气能力,而太小则会使转子末端与气轴承座相碰,故应予以注意。
1-轴承座;2-支撑轴承;3-内圈调整垫;4-垫片;5-圆锥滚子轴承;6-调整垫;7-角接触轴承;8-压盖
需要注意的是:(1)加减半开式调整垫时,应保证两半圆垫的厚度一致;(2)调整好转子端面间隙后,应复查轴承游隙。
4.3 组装同步齿轮
检查齿轮的键与键槽的配合,要求过盈量为0.02mm~0.03mm。装配时,使用冷装法,也就是把键冷冻装配。用百分表或塞尺检查齿面的总间隙δ,打百分表时,阴转子不动,转动阳转子,此表值为齿面啮合的总间隙。由于阴、阳螺杆的齿数比为6∶4,需经多次盘车,反复检查阴、阳转子的啮合间隙,找出最小值。
(1)调整啮合间隙:将主动齿轮和从动齿轮的轮毂使用热装法分别安装到位,然后对好记号将厚齿装到轮毂上,此时在阴、阳转子型面之间加入适当的铜皮条(铜条厚度δ1、δ2就是啮合间隙,δ=δ1+δ2),轻轻按工作旋转方向转动一下阳转子,阴转子不要动,使δ1工作面紧密相贴,这样同步齿轮处在工作状态下。检查被压铜条的松紧程度,要求两边间隙一致。
(2)调整齿侧间隙:将薄齿片装到轮毂上,用螺栓将厚、薄齿片固定到轮毂上去,并在4个点上测量齿侧隙(用百分表),当测量值小于要求的侧隙值时,向逆旋转方向滑移薄齿片。本机组同步齿轮侧隙为0.03mm~0.05mm,调节完毕后拧紧装在厚、薄齿片间的紧固螺栓,然后验证侧隙并且在销孔处打入定位锁。其余组装按常规检修程序进行。
5 结束语
螺杆压缩机故障经诊断与处理后运行效果良好,在今后的运行中应注意两点:(1)在开停机时,严禁机组反转,如果反转则会损伤同步齿轮,同步齿轮正常运行时是厚齿相接触,薄齿只是限位;(2)严格控制冷却油的注入量,机组使用的冷却油为N46冷冻机油,建议更换抗泡性能比较好的润滑油,如N46透平油。
参考文献
[1]闻邦椿,黄文虎,谭建荣,等.机械设计手册[M].第5版.北京:机械工业出版社,2010.
[2]李英男.螺杆压缩机常见故障原因分析及处理[J].辽宁化工,2012(3):251-253.
螺杆压缩机噪声控制措施的研究 篇5
1 螺杆压缩机工况特性分析
1.1 轴功率分析
压缩机输入的轴功率是给压缩机组配置驱动电机的重要依据, 在配置电机前, 需要研究要求工况下的压缩机轴功率大小。电机的驱动力矩主要是克服压缩气体在转子齿面上的切向分力引起的气体内力矩。气体内力矩作用于转子齿面上的总的气体内力矩Mga为:
Mga=T/2π·fga
式中, T为转子的导程;fga为转子轴向力。
由于阳转子上的气体轴向力总是正值, 阴转子上的气体内力矩有可能为驱动力矩, 包括轴承摩擦阻力矩和转子旋转运动时的很多种因素。
1.2 排气量分析
螺杆压缩机是依靠转子的不断啮合输出压缩气体的, 理论排气量为单位时间内转子转过的齿间容积之和, 空气压缩机最重要的功能就是能满足不同行业对输气量的要求, 它取决于压缩机的几何尺寸和转速。理论排气量为QL:
式中, n为阳转子转速;D1为阳转子外径;λ为转子长径比, λ=L/D1;Cψ为扭角系数;Cm1为面积利用系数;L为阳转子长度。
试验时, 对压缩机转速进行调整。计算排气量, 需要测量喷嘴捧气的水位压差高度、大气压力和系数。螺杆压缩机的排气量与转子线速度近似成正比线性关系, 与往复式压缩机相比, 螺杆压缩机具有很强的适应性, 螺杆压缩机具有较高的齿顶线速度, 当配置不同功率和转速的驱动电机时, 能满足不同的输出气量要求。
1.3 容积效率分析
压缩机的实际排气量与第l级工作腔的理论排气量之比称为压缩机的容积效率。计算公式为:
QV=ΗvQl-ηvCψCn1QNλD13
螺杆压缩机采用间隙节流密封, 通过向工作腔内喷油和改进转子型线的设计。采用喷油技术, 喷油式压缩机比干式压缩机容积效率有很大提高。减小压缩气体泄漏, 显著提高螺杆压缩机的容积效率, 降低压缩气体泄漏, 关键在于不断改进转子的型线。
2 螺杆压缩机的主要噪声源
2.1 空气动力性噪声
空气动力性噪声是气体的流动或物体在气体中运动引起空气振动产生的, 由于气体的非稳定过程, 一般高于机械性噪声。当源的发射量加大时, 影响面广, 危害大。当气流与物体相互作用时, 物体对气流的作用力对空间即发生了变化, 产生偶极子辐射。偶极子源可以看成是一对相互距离比波长小且相位相反的单源。
高速气流通过阀门时往往有激流噪声出现, 主要为进气孔口的噪声, 吸入的气体若为大气, 在螺杆压缩机中, 发生气体的定容积膨胀或压缩, 从而引起附加能量损失, 随着排气孔口周期地相通、切断, 产生强烈的周期性排气噪声, 排气噪声基频为:
式中, f0为排气噪声基频;z为阳转子齿数;n为阳转子转速。
当高速气流沿物体环流或某物体在流体中运行时, 涡流分裂时产生的压力与波动, 形成了涡流噪声。压缩机转子高速旋转时, 气流的相对速度很大, 具备了形成涡流噪声的充分条件。由于涡流无规则的运动, 因而涡流噪声具有宽广、连续高频性的频谱。
2.2 机械性噪声
机械性噪声是由固体振动产生的。在冲击作用下, 引起机械设备中的构件碰撞、振动, 产生机械性噪声。对于螺杆压缩机, 机械噪声是由机械振动引起的, 当机械噪声的声源是固体面的振动引起时, 其振动速度越大, 噪声级越高。要降低机械噪声和系统不平衡产生的振动引起的噪声。
2.3 电磁噪声
压缩机的电磁噪声是由驱动电机产生的, 脉动力的大小与磁通密度的平方成正比。电磁噪声是电机中特有的噪声, 它的切向分量形成转矩, 是由定、转子间的气隙中谐波磁场产生的电磁力波引起的。该力波在气隙场中旋转, 有助于转子的转动。对空间固定点而言, 该力波所呈现的力的幅值随时间变化是脉动的, 引起定子径向振动所辐射的噪声, 是主要的电磁噪声源。
3 螺杆压缩机的噪声控制
3.1 隔声罩结构设计
隔声技术是控制大型动力机械设备噪声的最有效方法之一。当有些设备难以从声源本身降噪, 隔声罩是将噪声源封闭在一个相对小的空间内, 而生产操作又允许将声源全部或局部封闭起来时, 以减小向周围辐射噪声的罩状结构。罩体上通常安装有活动门及散热消声通道, 使用隔声罩会获得很好的效果。隔声罩的降噪效果通常用插入损失来表示。对于一个单层匀质材料, 在无规入射条件下, 隔声罩固有隔声量的经验公式:
R=181gm+121gf-25
式中, m为材料面密度;f为声波激声频率。
3.2 吸声材料的选择
如果隔声罩内没有吸声材料, 罩内将形成一个混响场, 因此, 在隔声罩里必须粘贴吸声材料。多孔性吸声材料的构造特征是有内部相互连通的微孔, 材料内部应有大量的微孔或间隙;当声波射入到多孔材料的表面时激起微孔内部的空气振动, 使声波能够从材料表面容易进到材料的内部;由于空气的粘滞性在微孔内产生相应的粘滞阻力, 材料内部的微孔必须是相互连通的, 使得声能被衰减。影响多孔性材料吸声特性的因素还有流阻, 也会使声能转化为热能, 材料的吸声系数越大, 从而被衰减, 它的吸声能力就越好。因此, 吸声系数与噪声频率、材料厚度以及密度等因素有关。
3.3 螺杆压缩机排气噪声控制
压缩机空气动力性噪声包括吸、排气噪声和气体动力噪声等, 由于在压缩机的排气过程中, 排气噪声是主要噪声源, 排气孔口的面积是变化的, 气体经过压缩后瞬间排放, 在不同的时刻通过排气孔口的气流流量不同, 形成涡流喷注噪声以及捧气脉动都会产生噪声, 因而不可避免地会产生排气流量脉动。因进气脉动存在压力波动, 如捧气口压力低将发生膨胀, 将被重新激励, 排气口压力也影响着压缩机的排气噪声, 空压机的排气噪声主要是由于气流在排气管内产生压力脉动所致。在压缩机排气口测试排气噪声, 随着排气压力减小。
4 结语
本文对螺杆压缩机进行了变工况条件下全面的性能试验, 研究了螺杆压缩机轴功率、排气量和容积效率的性能特征。分析了螺杆压缩机性能的主要声源为空气动力噪音、机械性噪音、电磁噪声的影响。为了解决螺杆压缩机噪声高的难题, 对压缩机的隔声罩设计进行了改进, 吸声材料进行了优化选择, 加强螺杆压缩机排气噪声控制, 这些措施为降低压缩机的噪声取得了显著的效果。
参考文献
[1]李文泉, 周全钟.动力设备故障分析与排除方法.航天工业出版社, 1997
[2]石博强, 申焱华.机械故障诊断的分形方法.北京:冶金工业出版社, 2008
[3]崔文生.微小型压缩机的使用及故障分析.西安交通大学出版社, 2007
[4]姚华堂.往复式压缩机故障诊断专家系统知识库构建与系统实现.浙江浙江工业大学, 2006
[5]ZengXJ.SinghMGApproximationtheoryoffuzzysystems—MIMO case.IEEE Trans on Fuzzy Systems, 1995, 3 (2) :219～235
[6]Tsotsos J K.Behaviorist intelligence and the scaling problem.Artificial Intelligence, 1995, 75 (2) :135～160
[7]王江萍.机械设备故障诊断技术及应用.西安工业大学出版社, 2010
[8]丁玉兰.机械设备故障诊断技术.上海科学技术文献出版社, 2004
单螺杆压缩机 篇6
随着全球极端气温的频繁出现, 用于验证电子产品的气候环境试验室的性能指标要求越来越高, 尤其是低温环境试验室的极限温度通常低于-40℃长时间连续运行。而在大型低温试验室的特点是设计冷量大, 制冷负荷变化大。适合采用螺杆压缩机。目前普遍采用单机螺杆压缩机, 但是在低温工况下单级螺杆压缩机有以下不利因素:
(1) 容积效率下降。蒸发温度越低, 压力比越高, 螺杆压缩机基元容积之间的压比及压差越大, 内泄露大, 故容积效率下降。
(2) 性能系数降低。蒸发压力越低, 则制取单位制冷量的功耗越大, 系统的COP值降低。
(3) 产生欠压缩。
(4) 噪声增大。
(5) 排气温度上升。
双级压缩机组由低压到高压通过两次压缩来完成, 这样的输气系数要高于单级压缩机;同时每一级的压比减少, 排气温度相对较低, 适合大压比工况下工作, 适合低温工况使用。
2单机双级螺杆压缩机制冷系统的设计。
单机双级螺杆压缩机制冷系统的设计除了考虑蒸发器、冷凝器、膨胀阀、压缩机这四大件外, 还要考虑中间冷却方式、油路系统和喷液冷却回路。
(1) 中间冷却方式的选择
为避免单机双级螺杆压缩机排气温度过高, 同时为了增加节流元件前制冷剂的过冷度, 系统设计时必须配置中间冷却器。考虑到制冷剂供液管道走向复杂, 管道阻力较大, 因此采用一级节流中间冷却方式。低温环境试验室制冷设计通常采用低温制冷剂R22或R404A, 因此采用中间不完全冷却方式。
1-单机双级压缩机, 2-冷凝器, 3-膨胀阀1, 4-蒸发器, 5-膨胀阀2, 6-中间冷却器
(2) 喷液冷却回路的设计。
双级压缩机应用的场合主要是中低温制冷系统, 而中低温系统的压缩机压比大, 在使用过程中会造成排气温度太高, 为使机组可以达到正常运转的目的, 系统需要配置液喷射。如下图所示, 引用系统一部分液态制冷剂, 直接喷入压缩室或则电机吸气侧以降低排气温度。不过控制排气温度主要靠冷凝器、冷冻油和中间冷却器, 而喷液冷却回路仅仅是作为保护件, 防止意外情况下排气温度突然增高。喷液冷却回路的关键部件是液喷阀, 液喷阀的感温包与压缩机出口的排气接触, 自动控制排气温度, 使其低于要求值, 通过阀门控制的制冷剂直接喷入压缩机的中间状态。但是使用喷液冷却回路会增加压缩机功耗, 减少制冷量, 因此最好的设计思路是:尽量不用喷液冷却回路, 仅仅作为保护装置。
1-单机双级压缩机, 2-冷凝器, 3-膨胀阀1, 4-蒸发器, 5-膨胀阀2, 6-中间冷却器, 7-液喷阀
(3) 油路系统的设计。
油路系统在螺杆机组中极其重要, 冷冻润滑油必须符合以下要求:动态密封、轴承的充分润滑、在高温高压下有良好的粘度、在低温状态下有良好的可混合性。因此油路系统设计要考虑三方面:保证冷冻油的洁净度、流量和温度。油路系统的循环是由于油分离器一排气压力与注油口之间的压力差所形成的。油路系统的主要部件有油分离器、油冷却器、油过滤器、油流开关、电磁阀组成, 油路系统设计如下图所示。
1-单机双级压缩机, 2-冷凝器, 3-膨胀阀1, 4-蒸发器, 5-膨胀阀2, 6-中间冷却器, 7-液喷阀, 8-油分离器, 9-油冷却器, 10-油冷旁通电磁阀, 11-油过滤器, 12-油流开关, 13-油路电磁阀。
单机双级螺杆压缩机不同于单级螺杆压缩机, 由于压缩机内部没有油腔, 因此油分离器需要设计足够大, 以便储存足够多的润滑油来保证系统的安全可靠。螺杆压缩机通常采用离心式油分, 几乎可以提取所有从压缩机排气口带来的油, 这样就可以限制随制冷剂进入系统的润滑油, 从而提高蒸发器的换热效果。由于要保证冷冻油能够有较好的流动性和润滑效果, 需要在油分离器内安装有油加热器和油温传感器。
为了保证进入压缩机的冷冻油有合适的工作温度和冷却效果, 油分离器后需要设置油冷却器。油冷却器是油路系统中最关键的部件, 根据实际情况可以采用水冷冷凝器、风冷冷凝器、或者采用自身的制冷剂冷却。由于考虑到冷冻油对压缩机的冷却作用, 为了避免压缩机排气过热, 通常会加大油冷却器的设计裕量, 其“设计换热量=油的冷却量+喷液阀的制冷量”。
为了避免冷冻油被冷却温度太低, 影响油的流动性, 因此需要设计一油路与油冷却器并联, 当油温低于50℃, 控制油冷旁路的电磁阀常通。
冷冻油的洁净度会影响到压缩机的润滑效果、螺杆的密封性和使用寿命, 因此在油路上需要设计一个可用于更换滤芯的油过滤器, 同时在过滤器的前后分别连接压差开关的高低压口, 当滤芯出现脏堵, 压差开关会传出开关信号。
冷冻油流量的大小也会影响到系统运行的安全可靠以及压缩机的使用寿命, 因此在油路上还要设置油流开关, 实时监控冷冻油的流动情况。
由于机组设计压缩机位于高位, 停机状态下冷冻油会在重力作用下流回油冷却器或者油分离器, 这样会造成压缩机启动瞬间的缺油, 因此在油路上需要设置油路电磁阀, 控制逻辑为“与压缩机启停同步”。
另外, 实际运行过程中, 经常出现由于管径过小, 导致阻力增大, 导致油流开关频繁报警的情况发生。因此, 建议管径设计上要考虑较大裕量, 保证油路的通畅和压缩机安全稳定的运行。
结束语
单级双级螺杆压缩机具有制冷量大、压缩比高、降温速率快、冷量调节方简单等特点, 是大型低温试验室的配套冷源的首选产品
参考文献
[1]吴业正, 韩宝琦.制冷原理及设备[M].西安交通大学出版社, 1995.78-94
[2]李军.螺杆式双级压缩系统的分析与应用 (上) [J].制冷与空调, 2004, 4 (4) , 52-56.
单螺杆压缩机 篇7
1 修复方法探讨
由于此压缩机为我厂生产中关键性设备, 生产能力强, 效率高, 因而对出现的问题急需解决。加之其价格昂贵。在对其转子的修复过程中, 曾经想试用焊接的方式对损伤的转子加以修复, 但由于在焊接过程中的输入热量太高, 很容易使设备附件发生变形。且对焊接水平要求高, 一般的技术人员根本无法完成。同时效率低下, 工件种类相对较少, 面对诸多问题, 在短时间内, 很难完成聚丙烯螺杆压缩机转子的修复工作。最后, 经过多方研究, 意见汇总后决定使用激光熔修复技术, 对损伤的转子实行修复。
1.1 激光熔覆修复技术的特点
此种修复法, 激光熔复层会与基体为冶金方式结合, 其强度要大于原基体材料的90%, 基体材料在修复过程中, 通过激光加工后, 其表面微熔层程度为0.05至0.1毫米。设备基体受热影响区域相当小, 仅为0.10至0.2毫米。基体表层温度不超过800度, 且无任何变形迹象。激光熔覆修复技术在实施过程中, 完全是自动化模式, 操作简单容易控制。激光熔覆层组织构成材料分为三种, 具体为底层、表面层及中间层。它们都是具有各自特点的梯度性材料构成。底层与基体之间的浸润性非常好, 有着很好的结合强度。中间层抗裂性极高, 具有一定的强度及硬度。表面层具有很高的抗冲刷性能, 且具有耐磨、耐腐蚀等特点。因此, 使用此种方式完成修复的设备在其使用性能及安全性能上更为突出。
1.2 转子修复
在转子的修复工作中, 采用了激光熔敷技术。主要针对转子的型线进行无痕修复工作, 以保证聚丙烯螺杆压缩机恢复运行。首先需要在转子的基体上取下一块基材, 对其材质进行细致的分析来确定激光熔覆材料, 在完成工装后, 对损伤的转子实施修复工作。修复工作结束后, 经过各种测试, 其中包括无损探伤、动平衡检测及轴向跳动检测等, 经各种测试合格后, 满足设备运行需要的转子被重新安装。
2 螺杆压缩机的结构特点
2.1 机体
聚丙烯螺杆压缩机的主要部件-----机体, 此种压缩机的转子直径非常小, 此压缩机排气端盖及缸体被牢牢铸为一体, 转子呈轴向被装进压缩机气缸。在压缩机端盖的内侧, 装有轴承及轴封等部件。在此压缩机中, 其气缸及排气侧端盖皆被设计成为单层壁结构。由于聚丙烯螺杆压缩机的排气温度不足100度, 因此, 在设计中, 并没有为其气体提供冷却的装置。但是, 为了增强对流, 加强自然冷却, 在基体外壁上设置了冷却翅片, 此翅片的安装完全顺着气流的方向。另外, 由于翅片的安装, 很大程度上增加了压缩机机体的刚性。
2.2 转子
转子作为聚丙烯螺杆压缩机的关键零件, 按其结构可以分为组合式与整体式两种。具体要采用那种结构的转子, 取决于转子的直径。如果所需转子直径很小, 在200毫米上下, 通常采用整体式结构。如果所需转子的直径很大, 且大于350毫米时, 通常采用组合式结构, 一是因为节省原材料, 二是为了减轻重量。如果压缩机冷却效果很差, 就会造成其排气温度升高, 如果所排出的气体温度高于一定程度, 就会引起转子变形。此时, 为了减小转子的变形幅度, 在干式螺杆压缩机中, 转子通常采用内部冷却结构。在实际应用中, 很多的干式螺杆压缩机在其转子的齿顶均装设了密封齿, 为的是此种压缩机在生产运行中的间隙不要过大。
2.3 轴承
滚动及滑动轴承是螺杆压缩机最常用的两种。滚动轴承一般使用在负荷小、移动式压缩机中, 而对于那些高负荷的一些大中型机械一般来说, 滑动轴承较普遍。滚动轴承由于其间隙较小, 故摩擦损耗小, 维护简单。而滑动轴承无论在加工及装配中都极其不方面, 因而也已经趋于向滚动轴承转化。在滚动轴承中, 也分有滚子轴承及球轴承之分, 它们都属于向心轴承, 它们虽然维护容易, 效率高, 但是普遍来说寿命均短。在使用中, 无论使用哪种轴承, 都应该使转子一端固定, 另一端可以灵活转动及伸缩。一般来说, 转子由于轴向定位, 在其吸入侧留有很大的空间, 以保持其在排出侧足够小的间隙值, 气体漏量最小, 端面磨擦最小。
2.4 轴封
无油螺杆压缩机的工作环境是在一种无油润滑的前提下工作的, 因此, 在机器的润滑区域和压缩气体间要进行有效隔离, 轴封就起到了这样作用。因为工作环境要求, 轴封本身具有很高的弹性。本文论述的压缩机在吸气端都装有密封环, 在排气端也装有密封。
2.5 同步齿轮
在这种无油压缩机中, 由于同步齿轮的存在, 实现了转子间隙和驱动的同步驱动。这种同步齿轮有两种, 分别是不可调及可调式, 在实际应用中, 结构类型多采用可调式。在吸入端的外侧安装同步齿轮, 由于其精度很高, 适合设备的高速度运转需要。
3 检修过程
3.1 解体压缩机
对压缩机两端端盖进行拆卸;对排出端面与转子之间的间隙进行测量, 其标准值为0.15至0.25毫米;取下轴承内圈;采用专用工具拆下同步齿轮, 并注意其标记;对吸气端座进行拆卸;拆下定位轴承;抽出转子。
3.2 清扫并检查压缩机壳体
(1) 对转子修复完好情况进行确认。
(2) 机组所有零部件已按照要求做好清洁工作。
3.3 回装转子
回装密封圈;在吸气端座上安装好转子;在吸气端座上垂直安装好机壳, 并紧固;主机平放;安装轴承。对调整垫进行定位, 对排出端及转子间的间隔进行调整, 保持其0.15至0.25毫米;齿轮回装;对齿轮侧轴承内圈进行加热处理并实行安装, 装好端盖;皮带轮的回装。
4 结语
通过此次对聚丙烯螺杆压缩机的检修, 我们对整个检修环节及工序都有了细致了解, 对其中检修要点也扎实掌握。基本上实现了自主检修, 为公司节约了大量检修费用, 也为螺杆压缩机日后的平稳运行奠定了良好基础。
参考文献
[1]中国石油化工集团公司人事部, 中国石油天然气集团公司人事服务中心编.机泵维修钳工[M].北京:中国石化出版社, 2011
单螺杆压缩机 篇8
关键词：聚丙烯,螺杆式压缩机,制冷
1 概述
中石化股份天津分公司烯烃部聚丙烯装置采用意大利Lyondellbasell公司的Spheripol工艺。反应系统由液相环管反应器和气相流化床反应器组成。装置原设计生产能力为4万吨/年的无色聚丙烯颗粒。99年对装置进行了技术改造, 生产能力由4万吨/年提高到6万吨/年, 但是制冷机组PK601并未更换, 夏季运行时, 由于环境温度高、湿度大, 导致冷量不足, 为装置安全生产带来诸多不安全因素。
2 装置现状
聚丙烯装置制冷机组PK601只有1套, 为全装置提供冷冻水, 一旦出现故障停机, 将导致装置因缺冷冻水而停车, 且装置经过技术改造后, 制冷机组处于超负荷运转状态, 尤其在夏季生产共聚产品时, 由于冷量不足, 催化剂预接触罐D201处的温度由9～10℃上升到18～20℃, 影响催化剂活性, 并造成在线混合器Z203、Z211A/B处易发生堵塞;预聚合反应器R200撤热量低, 温度升高, 严重影响反应系统温度、压力平稳控制, 特别是丙烯冷却器E201处如果丙烯温度上升过高, 极易造成Z211C、反应器出料阀LV231A处堵塞停车;乙烯汽提塔T402顶部换热器E407处冷量不足造成大量乙烯不能冷凝, 随尾气排走, 造成浪费, 也影响共聚反应系统平稳运行。
3 螺杆式压缩机PK601工作原理
聚丙烯装置螺杆式压缩机PK601属于单级蒸汽压缩式制冷循环, 由制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四个最基本的部件组成。工作过程:液态制冷剂R22在蒸发器 (E602) 中吸收被冷却介质的热量, 气化成为低压低温的蒸汽, 被压缩机 (C601) 吸入并压缩成为高压高温的蒸汽后排入冷凝器 (E601) , 在冷凝器中向周围的环境介质放热冷凝成为高压液体, 经节流阀 (LV612) 节流成为低压低温制冷剂液体, 再进入蒸发器 (E602) 吸收被冷却物体的热量而气化。这样制冷剂在循环系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。
4 影响PK601制冷原因分析
螺杆压缩机的排气温度是由压缩机的功耗、被压缩气体的比热容, 以及所喷入的油量联合作用的结果, 如果排气温度过高, 压缩机的效率就会降低, 也会导致更多的润滑油处于气相, 增加油分离的困难, 降低油的寿命。如果压缩机的功耗、被压缩气体的比热容以及所喷入的油量都已确定无误, 排气温度仍然过高, 那么就有可能是其他部件或外界环境的影响。
4.1 PK601自身原因
PK601机组氟利昂液位太低, 未能将气体冷却到要求温度, 液位能从D613接受罐油窥镜中看到, 但也不要超过一半, 防止发生湿冲程现象。
油冷却器内含有灰尘或杂质, 使其散热效果降低。润滑油泵P605前后的两个油过滤器芯也可能被堵塞, 促使油循环不好。所以应适时的进行清理。检查断油电磁阀, 它是控制油量喷入的阀门, 如果阀门有故障油量就达不到要求。检查排风管道是否畅通, 测量排风阻力 (背压) 大小, 如果排风阻力过大也会降低冷却效果, 导致排气温度过高。压缩机阴阳转子间隙发生了改变。转子被腐蚀啮合间隙大, 气体在压缩机内部反复循环, 使得出口温度升高。蒸发器E602底部膨胀阀故障, 使E602中的液态F无法全部进入E602蒸发从而与冷冻水进行热交换。
4.2 外界环境对PK601制冷效果的影响
由于聚丙烯装置冷冻机PK601已连续使用十几年, 一直没有更换, 且已处于高负荷运转状态, 夏季运行时, 装置需用冷冻水量增大, 而机组用循环冷却水温度比春秋季节上升了5～7℃, 机组致冷剂冷凝效果下降, 冷冻水温度上升至9.5℃, 冷冻机制冷能力不够。
PK601用户过多 (E101、D106、D108A/B及管线、D201、E201、R200、E407、E504、M801A/B、Z210) , 所需冷冻水量不够。需根据生产设备的换热能力及重要性有所重点的调整各用户的用水量。
PK601系统冷却器E601冷却效果下降, 主要可能是夏季循环水温度高, 换热效果不佳, E601上部气态氟含量高, 温度、压力过高致使E601无法实现全效率工作。
5 处理过程
5.1 随着装置生产能力的提高, 最直接的办法就是增加新的冰机。
但现有条件还不能做到, 所以我们要对现有设备进行精心维护和保养, 保证PK601能在高负荷下平稳运行。
平时注意好润滑油油温, 维持油温在32-38℃。检查润滑脂是否缺乏, 电机、联轴器、轴承、螺杆等运行情况, 观察D610油气分离罐的液位, 确认润滑油的分离效果和气化状况。及时检查、清理油过滤器, 确保润滑油的清洁度, 如有异常及时报告并及时处理。
进行共聚生产时, 在保证C601入口压力不低于300KPa (低于300KPa冰机联锁停车) 的前提下尽量提高冰机负荷, 尽量保证E601的循环水量, 以达到使制冷剂充分冷凝的效果。
E601是冰机的冷凝器, 要想增大冰机负荷, 就必须增大冷凝器的冷凝量。当冷量不够时, 要首先查看循环水的温度TI001, 如果循环水温度高, 则制冷剂在冷凝器中冷凝不下来, 造成冰机工作能力下降。可以通过外界通IW水给E601物理降温。如果循环水温度无法降低, 或降低后效果制冷能力提高不大, 可以通过给E601外壳刷成白色漆, 靠反射太阳光来减少热量吸收。也可以给E601搭个遮阳蓬来减少太阳直射带来的热量。
5.2 根据设备的换热能力及重要性有所重点的调整各用户的用水量。
尽量减少在白天配置添加剂。挤压造粒工段的添加剂是用聚丙烯粉料中加入添加剂配置成添加剂母料加入挤压机中, 配制所需的粉料是70-80℃, 而添加剂的加入温度为30℃以下, 这就需要大量的冷冻水将其冷却, 因此, 避免在温度较高的白天配制添加剂而选择温度较低的夜间配制是节省冷冻水消耗, 保证冰机运行稳定。
在保证T402塔顶冷凝效果的前提下, 减少塔顶冷凝器E407的冷冻水用量。塔顶冷凝器E407的主要作用是将塔中的上升气体中的丙烯冷凝下来, 如果控制的温度过低会造成回流的丙烯中乙烯含量升高, 增加塔底再沸器的负荷, 因此在保证塔压及冷凝效果的前提下, 可适当关小冷冻水控制阀TV422的开度, 将塔顶的气体温度控制在16±5℃。由于此股冷冻水的管线较粗, 调整的效果对于冷冻水的使用效果明显。
催化剂配制罐D106在加入催化剂以后, 降温工作尽量在晚上进行。
6 提高PK601制冷效果的措施
6.1 夏季环境温度较高, 需撤热量比较大, 生产共聚产品时撤热任务更为艰巨, 所以只能采取错开冷冻水的使用时间, 尽量把大量使用冷冻水的工作转在夜间环境温度较低的时候进行。
6.2 现阶段机组的滑阀已经手动调节为最大限, 即满负荷运行。E601底部膨胀阀存在问题, 为保证液态R的膨胀量, 建议找时机更换膨胀阀LV612。或者通过对冷却器E601的改造来解决制冷量小, 热交换量不足的问题。
6.3 加强巡检, 密切监控压缩机吸入、排出压力及温度、润滑油压力、润滑油冷却后温度、加卸载电磁阀动作等情况。并根据TI611、TI612和FC611回流情况及时调整PK601负荷。
7 优化后的经济效益分析
7.1 催化剂预接触罐D201处温度降低后, 催化剂活性可提高10%, 夏季可以节约催化剂约100kg。
7.2 夏季共聚生产时, 可提高生产负荷0.2t/h, 以1000小时计算, 可提高产量200吨。
7.3 每减少一次停车, 可减少丙烯、聚丙烯损失约20吨。
7.4 极大的提高反应系统操作平稳性, 避免频繁堵塞Z203等处切换拆清, 造成高危险性易燃化学品丙烯及三乙基铝外泄, 提高操作安全性。
8 结论
由此可见, 对于聚丙烯装置来说, 螺杆式压缩机PK601在整个生产工艺过程中处于极其重要的位置, 一旦冷却量不足或故障停机就会造成整个装置停车, 所以必须密切观注其工作状况, 如有问题应及时处理, 否则很容易造成重大损失。应做到勤检查、早发现、早处理。如果PK601的制冷效果提高了, 不仅节约了能源, 而且能减少丙烯、聚丙烯的损失, 减少停车次数, 提高装置操作平稳性, 同时提高了企业的经济效益。
参考文献
[1]天津石化烯烃部聚丙烯装置岗位操作法.
[2]天津石化烯烃部聚丙烯装置工艺技术规程.