氧气压缩机（通用4篇）
氧气压缩机 篇1
1. 问题分析
西安西化氯碱化工有限责任公司气体公司采用深度冷冻法, 把空气分离为氧气和氮气, 氮气作为保护性气体被压缩机压缩输送到各化工单元操作岗位, 氧气作为产品被压缩机压缩后充瓶销售。公司有四台3Z3.5-150/1.67型氧气压缩机, 系固定、立式、三列、三级、单作用活塞式压缩机。由于氧气的强氧化性, 在压缩气体时严格禁止压缩部件受油脂污染, 所以压缩部分润滑采用的是软水润滑。三级活塞结构如图1所示, 为充填聚四氯乙烯塑料皮碗结构, 用四只隔离圈和活塞体的螺母将皮碗和导向环拼紧, 皮碗应无轴向间隙。使用中发现, 压缩机三级活塞易出现下列问题。
(1) 三级活塞环采用填充聚四氟乙烯 (PTFE) , 遇热膨胀能力差, 对气缸的镜面精度要求高。当气缸壁在活塞长时间运动过程中磨损后, 填充聚四氟乙烯环几乎没有径向弹性膨胀, 磨损后的间隙就会造成压缩气体在气缸中的内泄漏, 降低压缩机做功效率, 电耗增大, 延长充装时间。另外, 由于填充聚四氟乙烯产品质量问题, 安装尺寸精度等级不标准, 尺寸偏小时, 安装后易造成气缸内泄漏;尺寸偏大时, 可能无法装进气缸, 只有采用人工磨削缩小原始尺寸, 磨削量和精度不好掌握, 活塞环端面粗糙, 容易对缸体的镜面产生拉损, 造成缸体过早的报废。
(2) 当需要更换活塞环时, 由于工作量大, 技术要求较高, 岗位操作工很难独立完成, 专业检修工必须时刻待命, 检修也要费时2～3h, 既浪费人力资源增加检修费用, 而且影响生产。
(3) 更换活塞皮碗时, 要用细钢钎插入活塞环紧固压帽上部两个Φ2mm的盲孔内拨转压帽, 卸掉压帽后才能进行后续的工作。由于软水润滑中微量Mg+、Ca+在设备运行过程中形成积垢, 使压帽与丝杆锈死, 靠两根细钢钎拨力拆卸压帽很困难, 有时要费4～5h;安装好活塞环紧固压帽锁母时, 靠细钢钎拨转力进行紧固, 力量有限, 很难达到理想的预紧力。在活塞运动的过程中, 压帽螺母松退, 减小了活塞上止点的间隙, 造成敲缸、顶缸事故, 使备件损坏过频, 检修工作量加大。
2. 改进方法
经仔细分析研究, 采取如下解决方法 (参见图2) 。
(1) 针对自成一体的填充聚四氟乙烯自胀能力低, 磨损后容易造成气缸内气体的内泄漏, 寻找一种既耐磨又能在一定的温度 (压缩热) 和湿度 (润滑水汽化后的水蒸气) 下自行膨胀的材料, 而且这种材料对气缸壁的磨损要小, 且摩擦后不产生火花。经过分析研究, 选择了红钢纸替代皮碗作为压缩件。它是一种硬度很高的可加工纸, 坚硬且具有优良的弹性, 以及耐磨性、耐腐蚀性、耐热性、机械强度和机械加工成型性能, 切削、钻孔、压碾、冲压不会引起分层及断裂现象, 强度近于铝比重仅是铝的一半。用一只这种纸碗代替五只皮碗, 与缸体内表面的接触面积减小到原来的1/5, 压缩过程中不会造成大面积与缸体的摩擦磨损;同时由于该材料具有遇水自膨胀性能, 可以在气缸中自动修复轴向和径向间隙。
(2) 对于四个活塞环和隔离圈被替换后留下的体积空间, 要进行补偿。用车床截取一段废弃活塞杆, 长度与四只活塞环和隔离圈一样, 中间钻孔, 置于四个活塞环和隔离圈更换掉后留下的地方。活塞杆材料与原设计相同, 加工简单, 精度要求不高, 普通车床即可完成。
(3) 为了克服紧固压帽紧固力不足和拆卸不掉的问题, 考虑采用螺母紧固。如果把紧固螺母放在纸碗压帽的上部, 势必会造成上止点间隙增大, 在三级活塞压缩结束后, 缸内上部空间剩余的气体不能被完全排出, 在活塞向下运动吸气过程中膨胀, 形成一定的压力, 从而影响压缩机的吸气量, 能耗大、效率低;如果把紧固螺母沉入纸碗压帽, 用套筒扳手紧固, 相对于把紧固螺母放在上部来说, 余隙容积要小的多, 但仍超过原设计指标, 可用以下方法弥补余隙容积过大带来的不利影响, 压缩机做功效率将有所提高。 (1) 采用螺母紧固的方法, 预紧力很大, 原设计要求上止点的间隙在2.5～3.5mm, 装配时可以严格控制在2mm范围内, 从而减小0.5～1.5mm上止点的间隙。 (2) 采用螺母紧固后, 在紧固螺母与压帽之间形成了宽d深h的圆环间隙, 此时上止点间隙由两部分组成, 一是活塞上部与气门盖之间的2mm间隙, 二是宽d深h的圆环间隙。为了减小圆环间隙, 对紧固套筒壁厚进行切削加工, 减小壁厚, 从而保证余隙容积在可控的范围内。 (3) 原设计有一定的侧间隙, 改用纸碗代替皮碗后, 可消除侧间隙, 也可减少余隙容积。
(4) 由于纸碗的刚度较弱, 必须在其下部有一个衬座作为支撑, 这个衬座尺寸及圆角要和纸碗的相吻合。
3. 拆卸和装配
(1) 拆卸。拆掉氧气压缩机三级气缸上盖, 依次拆下气门盖、气门制动器和三级气门;将氧气压缩机皮带轮盘车至三级上止点处, 用手钳去掉活塞杆与十字头连接的楔铁上的开口销, 顶出活塞杆, 使之上部露出三级气缸, 用手抽出活塞杆;拧下活塞头上的紧固螺母, 依次抽出垫片、间隔圈和皮碗;检查活塞头底部销子和螺钉是否完好, 否则更换销子和螺钉 (活塞头继续用原备件) 。
(2) 装配。紧固螺母、压帽、纸碗垫片, 短节、活塞杆及活塞头均用四氯化碳反复擦拭, 以确保其上不附着油脂, 纸碗用沸水浸泡半小时以上;组装活塞组件, 将一垫片穿过活塞头, 再放入短节和垫片, 依次安装衬座、纸碗和纸碗压帽, 用专用套筒拧上紧固螺母;将活塞组件安装到三级气缸位置, 使活塞杆与十字头连接紧密, 用楔铁固定;将未安装气门组件的三级缸头与缸体进行连接, 在气门下部放入直径≥3mm的铅丝, 安装好气门、制动器并拧紧气门盖;盘动皮带轮, 使活塞运动到上止点后停止转动;取下气门盖、制动器、气门和铅丝, 用内径千分尺或游标卡尺测量铅丝的厚度, 使之保持在2～1.5mm范围。
如果铅丝厚度不在标准范围之内, 可重复上述的拆卸过程和装配过程, 通过增减衬座下的垫片来调整上止点间隙, 使之在正常的范围内。一次调整正确后, 在以后的更换纸碗过程中不用重复压间隙, 只需要拆下三级缸头, 用专用套筒拧下紧固螺母, 将活塞盘到上止点, 用手取出压帽和纸碗, 重新更换新纸碗即可。
4. 改进效果
按上述方法, 先对一台压缩机进行改进, 三个月试运行效果理想, 故障率明显降低, 维修十分方便, 随后又对另三台氧气压缩机进行了改进。改进后的四台氧气压缩机, 氧气钢瓶充装时间明显缩短, 效率大大提高, 此项改进解决了公司生产中的瓶颈问题。
浅谈大型氧气压缩机的安装 篇2
1 氧气压缩机的概念
氧气压缩机简单的来说，就是将低压力氧压缩成为中、高压力氧的一种机械设备。是工业制氧设备中的核心机械，制氧设备通过空分塔设备将氧气提取出来，压缩机将提取出的15k Pa左右的氧气进行压缩，压缩成为3.1MPa左右的中压力氧气。当工业制氧设备达到10000～20000m3/h时，其压缩机就需要使用大功率、高载荷的大型氧气压缩机。
2 氧气压缩机安装及参数标准
2.1 装机准备
在正式装机前，核对并检查各部分组件的完好性。组件应包括低压存储罐、高压存储罐、增速机以及异步电机。并按安装顺序将各部组件排列整齐。依据基础图纸，划定出各部件中心线和各部件地脚待安装螺栓的位置。并将其施画于底面、底座的相应位置上，同时确定垫板位置。
2.2 垫板安放方法
垫板是地脚的支承作用面，首先根据垫板制作出固定垫板的平台模型，以低压存储罐的垫板为标准，其余部件垫板比低压存储罐垫板矮1～2mm左右为宜，其水平误差应小于0.1mm/m。
2.3 装机
2.3.1 设备底座
将机组底座吊起水平移至基础上方临时支持设备上，使用经纬仪对其中心位置进行校正，当基础上中心线与机组底座上纵横中心线完全吻合时结束。水平误差与标高误差应小于0.10mm/m。按照要求的拧紧力度将螺栓拧紧。安装导向键时，应使导向键与各个结合面保持平齐，使用红丹对其接触情况进行核查。
2.3.2 低压存储罐
首先将低压存储罐外壳进行清洗。然后按照装机前施划的中心线，将把低压存储罐外壳安放在底座之上，使实物中心线与施画的中心线吻合。测量低压存储罐的水平度并用支顶螺栓对其水平高度进行调整，调整至比安装图纸略高1～2mm为宜。轴向水平误差为小于0.05mm/m;与轴线方向垂直的水平角度为小于0.1mm/m;低压存储罐外壳中心与划线间的误差应在±2mm之间。底座的支撑面与低压存储罐外壳支撑座的底面、轴承支撑座的底面三者要紧密衔接。使用0.03～0.05mm塞尺进行检查。最后将联系螺栓及滑出键向机械的膨胀方向对齐。
2.4 增速机及高压存储罐
首先全面清洗增速机表面，将增速机中心线与施画的中心线对齐，并安装。增速机与高压存储罐外壳的安装方法与低压存储罐步骤相同。
2.5 拖动电机
在电机定子、轴承支座与底座之间安装一个2～3mm的垫片。然后将其与施画的中心线对齐安装。
2.6 压缩机组件
检查径向轴承的外观，轴瓦合金的表面不可出现裂纹、缝隙、筛孔、杂质、脱落及凹陷等问题。瓦壳与合金层之间应牢固密切衔接，不可出现分层、脱落等问题。轴承座孔和瓦背也要紧密均衡的连接。可以使用涂色法对相关接口进行检查，各接口的两侧连接面的面积应大于75%。使用φ0.30mm软铅丝对轴瓦、轴承座、轴承盖三部分间的过盈量进行测定;低压存储罐的轴承应为0.03～0.09，高压存储罐轴承应为0.03～0.08。安装转子前，应首先对其进行清洗检查。测量转子的主轴直径、迷宫密封性、径向探头的监测区轴、推力盘的表面粗糙度是否大于0.4um。测定转子径向跳动值、端面跳动值，并检测其值是否符合标准。测定转子的总串量，调整其轴向的位置。安装推力轴承，叶轮工作通道与扩压气通道相对称，误差值应在±1mm之间。迷宫密封、隔板等的安装均应于安装前进行清洗，保证各通道的畅通。所有与氧气接触的部分均使用氯化碳进行清洗，清洗标准应以表面含油量≤100mg/m2。清洗后可使用波长3200～3800埃的紫外光进行检查，以出现无油脂的萤光作为合格标准。
3 氧气压缩机与外部管线安装
3.1 安装
采用无应力技术将压缩机与外部管路进行连接。压缩机的首片法兰与管路连接法兰间的空隙为3mm，不平行度<0.1mm，并且要确保螺栓孔内的螺栓可自由转动。在立管段与横管段进行连接时，连接用弯头安装须以立管段作为基准，焊接顺序为先焊接横管段与弯头连接的焊口，然后再将弯头的另一端与立管段连接的焊口进行焊接。焊接最后一个焊口时，从两侧由两名操作者同时操作，操作过程为对称交错式操作，使用百分表监视焊接电流及速度的一致程度。单一管路对同心度的影响范围不能大于0.03mm，全部管路对同心度的影响范围不能大于0.05mm。
3.2 管路安装后的清洁
大型氧气压缩机与外部管路系统的安装操作结束后，需要进行管路的清洁工作。清洁方法为酸洗清洁、脱脂清洁，油管路需要实施油冲洗。管路采用机械切割进行分割，焊接后管内不得留有焊渣、焊接飞溅物、氧化皮以及杂质。
管道经过酸洗、四拿讹碳清洗后，使用无油封堵物将全部管口进行密封，防止灰尘、空气中杂质颗粒等进入管道内部。与氧气相关的部件如管道、伸缩节等零部件在安装前均应进行清洗。清洗后残留的油份应小于125mg/m2。将管路分为若干部分，与主机脱离并保持一定安全距离，使用用氮气或干燥空气吹风机进行吹刷。
4 设备试运行
安装及清洁结束后，进行试车。试车前进行最后一次检查，检查整套设备全部环节的清洁程度及完好程度。与氧气有接触的部位进行重点无油测试。氧气压缩机的各缸自由端处安装的蝶形弹簧螺栓，预留间隙符应为0.01～0.03mm之间;冷却系统及油路系统的各项指标是否合格。
全部检查结束后，起动氧气压缩机。密切监测压缩机主轴振动频率、轴位移情况;各部件轴承的运转温度;油路系统的供油、密闭温度情况。确定一切指标完全正常时，缓慢开启进气导叶，直至开启度达到67%为止。开启过程中监测全系统中各处进出口的压力变化情况。运转稳定后记录相关仪表指数。整体运转一小时以后停车。
试车结束后对压缩机、增速机进行揭盖核查，并依据查得情况与记录数据作出相应调整与修正。全部情况处理结束后，在转子出现擦碰的部位涂抹甘油红粉涂料，然后装复。装复后依上述步骤进行第二及第三次试运行。
摘要：大型氧气压缩机是一种容量大、功率大、精准度标准高的大型动载荷设备。因此对安装技术的要求标准也就相对较高, 整套安装过程是一项多工序复杂工艺流程。流程中包括定位、调平、同心度调节等核心技术。本文将就整套安装流程进行浅析与论述, 以期探讨更加完善的安装工艺技术。
氧气压缩机 篇3
西安西化氯碱化工有限责任公司气体公司采用深度冷冻法, 把空气分离为氧气和氮气。其中氮气作为保护性气体被压缩机压缩输送到各化工单元操作岗位, 氧气作为产品被压缩机压缩后充瓶销售。本文主要探讨3Z3.5-150/1.67型氧气压缩机三级活塞部件的改造。
2 氧气压缩过程中存在的问题
本公司有四台3Z3.5-150/1.67型氧气压缩机, 系固定、立式、三列、三级、单作用活塞式压缩机。由于氧气的强氧化性, 在压缩气体时严格禁止压缩部件遇油脂污染, 所以压缩部分润滑采用的是软水润滑。三级压缩部件结构如图1所示, 三级活塞为充填聚四氯乙烯塑料皮碗结构, 利用4只隔离圈和活塞体的螺母, 将皮碗和导向环拼紧, 经保险垫片弯形后, 各皮碗应无轴向间隙。活塞杆下端用斜楔与十字头联结。但在使用过程中, 三级压缩部件易出现下列问题:
问题一:原设备三级活塞环采用5只填充聚四氟乙烯 (PTFE) 作为活塞环。填充聚四氟乙烯遇热膨胀能力差, 对气缸的镜面精度要求高。当气缸壁在活塞长时间运动过程中磨损后, 自成一体的填充聚四氟乙烯环几乎没有径向弹性膨胀, 不能自行修复磨损后的间隙, 就会造成压缩气体在汽缸中的内泄漏, 压缩机做功效率降低, 电耗增大, 延长充装时间。另外, 近年来, 生产这种填充聚四氟乙烯的厂家比较多, 鱼龙混杂, 产品的质量很难保证, 外径尺寸精度等级不够标准, 有的外径尺寸小, 当缸径尺寸磨损或出现拉槽等现象后, 这些活塞环一安装上去, 立即会造成气缸内泄漏, 平衡器的压力升高, 根本无法正常做功。如果购买的活塞环原始尺寸过大, 又无法装进气缸, 须采用人工磨削的办法来缩小原始尺寸, 而磨削量和精度不好掌握, 若活塞环端面粗糙, 容易拉损缸体的镜面, 造成缸体过早报废。
问题二:更换活塞环时由于工作量太大, 技术要求较高, 岗位操作工很难独立完成, 专业检修工必须时刻待命, 否则设备无法及时修理, 氧气钢瓶不能及时充装, 用户等待时间过长, 影响下游的用户生产, 影响公司的销售业绩。即便及时检修, 也需要2~3h, 造成生产和销售的被动及人力资源浪费和检修成本增高。
问题三:设计人员在设计活塞环的紧固压帽时, 考虑到尽可能减小气缸三级的上止点的间隙, 就在压帽的上部钻有准2mm的两个盲孔, 在更换活塞皮碗的过程中, 靠检修人员用细钢钎插入这两个孔内拨转压帽, 卸掉压帽后才能进行后续工作。由于系统采用软水润滑, 软水中微量的Mg2+、Ca2+在设备运行过程中形成固体的积垢, 这些积垢会“锈死”压帽与丝杆, 有时靠两根细钢钎的拨动力很难拆卸压帽, 甚至为了拆掉压帽须花费4~5h。另外, 在安装完活塞环后, 紧固压帽锁母的过程中, 靠细钢钎拨转的力量来进行紧固力量有限, 很难达到理想的预紧力, 在活塞运动的过程中, 压帽螺母松退, 减小了活塞上止点的间隙, 造成敲缸、顶缸事故。使得备件损坏过频, 检修工作量加大。
3 改进思路与方法
笔者设想改进原来的三级压缩部件。经过研究和探索, 形成了以下的思路:
3.1 改进活塞环材料
圆环型、自成一体的填充聚四氟乙烯自胀能力低 (几乎没有自胀能力) , 磨损后容易造成气缸内气体的内泄漏, 宜用一种既耐磨又能在一定的温度 (压缩热) 和湿度 (润滑水汽化后的水蒸气) 下自行膨胀的材料, 这种材料对气缸壁的磨损要小, 且摩擦后不产生火花。从众多材料中我们选择了红钢纸, 它纸质坚硬, 具有优良的弹性、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性、机械强度和机械加工成型性能。且切削、钻孔、压碾、冲压等不会引起分层及断裂, 加工制品耐久, 强度近于铝, 比重仅是铝的一半。如果选用一只这样的纸碗代替5只活塞环皮碗作为压缩件, 则与缸体内表面的接触表面积减小到原来的1/5, 不会造成大面积与缸体摩擦, 造成缸体的磨损。同时由于该材料具有遇水自我膨胀的性能, 可以在气缸中自行膨胀自动修复轴向和径向间隙。其设计图纸如图2。
3.2 改进活塞杆长度
对于其余4个活塞环和隔离圈被更换掉后留下的体积空间要有办法来补偿, 我们决定用废弃的活塞杆通过简单机械加工来代替。用车床截取4只活塞环和隔离圈长度尺寸的活塞杆, 通过中间钻孔的方法, 来替代4个活塞环和隔离圈更换掉后留下的体积空间。活塞杆的材料没有改变, 与原设计使用的材料相同, 加工工艺简单, 精度要求不高, 普通的车床即可完成, 材料来源方便, 图3。
3.3 改进活塞体紧固方法
为了解决紧固压帽紧固力不足和拆卸不掉的问题, 笔者考虑采用螺母紧固。如果把紧固螺母放在纸碗压帽的上部, 势必会造成上止点间隙增大, 在三级活塞压缩结束后, 缸内上部空间剩余的气体不能被完全排出, 在活塞向下运动吸气过程中膨胀, 形成一定的压力, 从而影响压缩机的吸气量, 影响机器的做功能力, 其能耗消耗大、做功效率低。如果把紧固螺母沉入纸碗压帽, 采用套筒扳手紧固的办法, 相对于把紧固螺母放在上部来说, 余隙容积要小很多, 虽仍然存在余隙容积超过原设计指标, 但可以从以下几方面来减小和消除余隙容积过大所带来的不利影响:
(1) 由于采用螺母紧固的方法, 预紧力很大, 原设计要求上止点的间隙C=2.5~3.5mm之间, 采用螺母紧固之后, 在装配时可以严格要求上止点控制在2mm的范围内, 从而减小0.5~1.5mm上止点的间隙。
缸体直径48mm, 上止点间隙最大为3.5mm, 其容积为
3.14× (0.048/2) 2×0.0035m=6.33×10-6m3
(2) 改进后的余隙计算。由于采用了螺母紧固, 在紧固螺母与压帽之间形成了宽为d深为h的圆环间隙, 所以这时的上止点间隙由两部分组成, 一部分是活塞上部与气门盖之间的2mm间隙, 一部分就是宽为d深为h的圆环间隙。为了减小圆环间隙, 我们对紧固用的套筒壁厚进行切削加工, 减小其壁厚, 从而减小圆环间隙尺寸, 也可使上止点的容积缩小, 从而保证余隙容积在可控的范围之内。
上止点的间隙为:3.14× (0.048/2) 2×0.002m=3.62×10-6m3
圆环的间隙为:3.14× (0.026/2) 2×0.007m-3.14× (0.020/2) 2×0.007m=1.5×10-6m3 (0.020为紧固螺母的直径)
二者相加:3.62×10-6+1.5×10-6=5.12×10-6m3
小于改进前的上止点轴向间隙, 因此该设计满足要求并优于原设计。
(3) 原设计要求有一定的侧间隙, 改用纸碗代替活塞环后, 既可完全消除侧间隙, 也可减少一部分余隙容积。
通过以上方法改进和计算, 压缩机的做功效率将会有所提高。
材料选用铅黄铜 (HPb59-1) 。由于这种材料是广泛应用的材料, 它的特点是切削性好, 有良好的力学性能, 在高浓的氧气环境下不易腐蚀, 且耐磨, 摩擦不易产生火花。
3.4 改进纸碗衬座
由于纸碗的刚度较弱, 强度小, 在其下部必须有一个衬座作为支撑, 这个衬座上的尺寸及圆角要和纸碗的下部尺寸及圆角相吻合。衬座如图5, 材料选用铅黄铜HPb59-1。
3.5 装配 (图6)
3.5.1 拆卸过程
(1) 拆掉氧气压缩机三级气缸上盖, 并依次拆下气门盖、气门制动器和三级气门。 (2) 将氧气压缩机皮带轮盘车至三级于上止点处, 用手钳去掉活塞杆与十字头连接的楔铁上的开口销, 顶出活塞杆, 使之上部露出三级气缸, 用手抽出活塞杆。 (3) 拧下活塞头上的紧固螺母, 依次抽出垫片、间隔圈和皮碗。 (4) 检查活塞头底部销子和螺钉是否完好, 如若完好则不用更换, 否则更换销子和螺钉 (活塞头继续应用原来图纸设计的备件) , 使之处于完好状态。
3.5.2 装配过程
(1) 将紧固螺母、压帽、纸碗垫片, 短节、活塞杆及活塞头均用四氯化碳反复擦拭, 以确保不附着油脂。对纸碗用沸水浸泡30min以上。 (2) 将垫片穿过活塞头顶部, 放于活塞杆上端。 (3) 将短节放于垫片上端, 再将垫片放于短节上部, 在垫片上部依次安装衬座、纸碗和纸碗压帽并戴好不锈钢或铜螺母, 用专用套筒拧紧此螺母。 (4) 将组装好的活塞组件安装到三级气缸位置, 使活塞杆与十字头连接紧密, 用楔铁固定。 (5) 将未安装气门组件的三级缸头与缸体进行连接, 在气门下部放入直径不小于3mm的铅丝, 安装好气门、制动器并拧紧气门盖。 (6) 盘动皮带轮, 使活塞运动到上止点后停止转动。 (7) 取下气门盖、制动器、气门和气门下的铅丝, 用内径千分尺或游标卡尺测量铅丝的厚度, 使之保持在2~1.5mm的范围之内。 (8) 如果铅丝厚度不在标准范围之内, 可重复上述的拆卸过程和装配过程, 通过增减衬座下的垫片来调整上止点间隙, 使之在正常范围内。一次调整正确, 在以后更换纸碗中不用重复压间隙, 只需要拆下三级缸头, 用专用套筒拧下紧固螺母, 将活塞盘到上止点, 用手取出压帽和纸碗, 重新更换新纸碗即可。
4 结语
通过以上分析、设计, 我们首先对其中一台设备进行了改造, 并试运行3个月, 效果非常理想, 故障率明显降低, 维修十分方便。随后对其余氧气压缩机全部进行了改造。4台氧气压缩机改造完成以后, 氧气钢瓶充装时间明显缩短, 效率大大提高, 解决了困扰公司生产的瓶颈问题。
摘要：针对氧气压缩机中存在的各种问题进行了改进设计。改进了活塞环材料、活塞杆长度、活塞体紧固方法及纸碗衬座等。改进后故障率降低, 效率提高。
氧气压缩机 篇4
1 基本情况
1.1 氧气透平压缩机的密封气主要起以下几个作用:
a.防止氧气外漏b.防止空气和润滑油通过间隙漏入机壳, 使氧透烧毁。密封气又分为氧气轴封和氮气轴封。
1.2 氧气轴封:
经平衡盘漏出的氧气一部分流回压缩机进口管, 回流量由混合气与进口管的压差来控制。另一部分氧气进入氧气腔, 压力略高于混合气腔的压力。
1.3 氮气轴封:
用户提供的密封氮气进入氮气腔, 该处的压力略高于混合气腔的压力。漏出的氧气和氮气一起进入混合气腔, 氧气的浓度因与氮气混合而降低。混合的气体在安全的地方排入大气。
1.4 氧气透平压缩机的轴封差压连锁及控制:
氧透有三个差压连锁, 分别是:a.PDIC3302混合气与压缩机进口氧气压差, 正常值是2.5Kpa, 控制混合气体排放阀V3309以保持混合气体的压力高于氧透进口氧气的压力为2.5Kpa。b.PDIC3303轴封氧气与混合气压差, 正常值是4.0Kpa, 报警值是≤1.0Kpa, 连锁停车值是≤0.5Kpa, 控制氧气回流阀V3308以保证氧气腔的压力高于混合气腔。c.PDICAS3304轴封氮气与混合气压差, 正常值是4.0Kpa, 报警值是≤1.0Kpa, 连锁停车值是≤0.5Kpa, 控制氮气压力调节阀V3312以保证轴封氮气的压力高于混合气腔。PDIC3302、PDIC3303、PDI-CAS3304三个轴封差压的自动调整都是直接或间接以氧气进口管道压力作为调整基准, 这说明氧气进口压力发生变化, 相关差压都要发生变化。
1.5 氧透进口氧气压力的控制。
PIS3301、PI-CA3302、PICA3303都是测量氧透的进气压力, 正常值是10Kpa报警值是≥27Kpa, 停车值是0Kpa。
正常情况下, 控制氧透进口压力有两种可以同时作用的调节方式, 1.5.1通过PICA3302的设定值控制进口导叶GV3301的开度, 当PICA3302压力低于设定值, 通过输出信号自动控制导叶关小。1.5.2通过选择控制器PY3304来比较PIC3309和PIC3303的输出信号, 从而来控制V3303阀的开度。高压回流阀V3303的主要作用是在开车阶段全开, 形成高压出口和低压进口回路, 减小氮气消耗量。运行过程中防喘振。调整氧负荷。PIC3303和PIC3309 (氧透出口压力) 在各自设定值作用下输出信号, 经过信号选择器PY3304的选择比较, 使V3303开度大的信号优先作用在V3303阀上。组成选择控制系统。
系统组成如图1。
由二级自力式减压阀V3311及V3313来保持密封氮气压力PIAS3315在0.28MPA左右, PIAS3316在2.5KPA左右恒定。上述两级自力式减压阀是进口美国费希尔公司产品, 性能相当可靠。工艺要求:当PIAS3315≤0.15MPA报警, ≤0.12MPA则连锁停氧透;当PIAS3316≤1.0KPA时报警, ≤0.5KPA则连锁停氧透。氧透的密封气控制系统与氧透其他控制回路一样都是采用FOXBORO公司I/A.S DCS系统完成的。本控制系统的组态软件是成功的并在热负荷试车时进行了P、I、D参数整定, 调节也是可以的。
2 存在问题
2.1 在氧透投入运行后, 开始一段时间设备运行基本正常, 但当向用户输送气体, 特别是用户大量用氮气时, 氧透连续多次连锁跳车, 经查找设备运行记录, 及DCS系统的事件记录, 报警数据。大多是由于PDICAS3304的差压低于低低限值0.5KPA, 有一次是由于PDICAS3303, PIAS3316有低低限记录。使分析故障产生原因更加复杂, 影响了氧透的正常运转, 影响炼钢生产。
2.2 氧透进口压力随炼钢的节奏波动很大, 在炼钢间隙氧透放空阀打开造成出口压力瞬间波动使V3303阀随之波动, 进口压力也随之波动。
3 故障原因的分析及解决
要解决连续跳车的问题, 经我们反复分析, 仔细查找。造成PDICAS3304差压低低限的原因, 从系统图上看出, V3311阀及V3313阀之间有一个空气过滤器, 是否是由于管道有灰尘造成堵塞使压力降低造成。及V3312阀的控制调节也有一个过滤器, 也可能发生堵塞, 使压力降增大造成。为此将上述两过滤器拆下清洗后重新装上, 稳定了一段时间。但以后又出现同样的原因造成氧透跳车。为此我们将PIDC3302、PDICAS3303、PDICAS3304的P、I、D参数又进行了仔细整定, 同时调节V3311、V3313自力式减压阀的输出压力提高。PIAS3315提高到0.30MPA以上, PIAS3316提高3.5KPA左右, 此时氧透又正常运转一段时间, 我们观察运行过程中, PIAS3315、PIAS3316分时段压力下降较大, 经查操作记录, 与炼钢的生产节奏关系很大。在8月下旬氧透又一次由于PIAS3315压力降至0.12MPA以下连锁跳车。同时氧透的进口压力也有波动。再经过仔细查找分析, 发现工艺提供给氧透密封气的气源就不稳定, 波动很大, 特别是当用户大量使用氮气 (1.0MPA) 时, 波动更大, 是造成PIAS3315低于低限的根本原因, 也是PDI-CAS3304、PDICAS3303、PIAS3316突然降低的根本原因。同时由于炼钢间隙的氧气放空量较大造成了氧透进口压力的波动, 也间接的影响了差压值的波动。分析密封气的来源是由调压阀室的V310阀后仪表备用气源供给的, 此气源同时供给其他设备 (氮透、空透) 等, 而V310减压阀的上游气源是由供给炼钢厂、炼铁厂等许多用户V304阀后取得的。当上述用户突然同时大量使用氮气时, 使PC304压力由1.0MPA大大降低时, 使V310阀前压力变化很大, 加上控制V310阀的PIC310的调节回路的PID参数调整不十分合适, 使V310阀跟踪不上, 造成PDC310压力突然下降, PIC310由0.5MPA突然下降许多, 恢复较慢。造成V3311阀前压力突然下降许多, 而自力式减压阀的调整存在滞后性, 造成PIAS3315的压力下降, 低于0.12MPA造成停车。或使PIAS3316突然低下, 或PDICAS3304突然降低, 而V3312调节慢造成多次停车。当时工艺的设想, 因为氧透的密封气与氮透的密封气同用一个气源, 采用压力氮供给氮透, 该气源同时驱动其入口导叶与放空阀, 由于压力氮的压力低驱动PIC3303的设定值不灵活, 为此改为使用V310的仪表备用气源供给, 由原来的0.42MPA的压力氮改为V310阀的仪表备用气源的0.50MPA, 以满足氮透的需要, 这是正确的考虑。
但是未能考虑到氧透的密封气系统V3311阀要求阀前气源压力稳定, 不受其他因素的影响而波动或波动很小。经V3311及V3313自力式减压阀缓慢调节, 保持PIAS3315及PIAS3316恒定。同时用进口导叶GV3301和高压回流阀V3303调节保持仰头进口压力的基本稳定, 才能保证PDC3302及PDICAS3304、PDICAS3303差压不致有非常大的波动。调节相应的V3309、V3312、V3308阀使其差压值恒定在设定值上。
查明了故障原因, 针对上述特殊情况, 我们采用了如下措施:a.氧透密封气系统的气源改用压力相对稳定的空分系统下塔抽出的压力氮。b.精心调整了各调节器的PID参数c.从新调整了各调节阀的打开、关闭时间。d.将PIC3303设定在自调状态, PIC3309设在手动状态通过V3303的开度变化来保证氧透进口压力的稳定。e.精心操作, 保持氧透进口压力的稳定。经过几个月的运行, 氧透密封气压力稳定, 调节及时。设备运转正常。说明改造方案成功 (见图1) 。
摘要：氧气透平压缩机组在空分行业是为后续系统提供中压氧气的一台重要压缩设备。其运行正常与否, 直接影响到炼钢、轧钢的正常生产及高炉的富氧鼓风。而氧透的密封气控制系统稳定与否, 又是氧透正常运转的关键条件之一。