Често срещани неизправности и анализ наВодородни компресори
Резюме:
Водородни компресорииграят решаваща роля в процеси като рафиниране на петрол и транспортиране на газ от синтез на метанол във въгледохимическата промишленост. Ако водородният компресор не работи, това може да доведе до спиране на завода или дори до изтичане на газ, пожари и експлозии, причинявайки значителни икономически загуби. Този документ се фокусира върху бутални компресори, използвани за транспортиране на водороден газ, като предоставя подробен анализ на често срещаните оперативни проблеми и предлага съответните препоръки за поддръжка. Тези прозрения имат за цел да помогнат на мениджърите по безопасността и операторите на оборудване в химически предприятия.
В широкомащабни химически процеси много реакции газ-газ, газ-течност или газ-твърдо вещество изискват условия на високо налягане, което прави компресорите широко използвани. Сред тях буталните компресори са един от най-често срещаните видове. Буталните компресори предлагат висока ефективност на компресия и силна адаптивност и могат да бъдат проектирани за приложения с ниско, средно, високо и свръхвисоко налягане (над 350 MPa). При постоянни скорости на въртене обемът на изпускане на буталните компресори остава относително стабилен въпреки колебанията в налягането на изпускане. Буталните компресори обаче имат сложни структури и многобройни компоненти, което ги прави податливи на повреди, ако не се експлоатират или поддържат правилно.
В химическата промишленост, за да се осигури нормално протичане на химични реакции, използващи водород като суровина, водородът обикновено се компресира до високи налягания, което налага използването на бутални компресори, предназначени основно за транспортиране на водород. Например, в индустрията за синтез на амоняк, входящото налягане на сместа водород-азот е 0.03 MPa, а след 6-7 етапа на компресия крайното налягане на изхода достига 31.4 MPa. В процеса на производство на газ за синтез на метанол във въглищната химическа промишленост, входящото налягане на сместа от водород и въглероден диоксид е 2,5 MPa и след множество етапи на компресия крайното налягане на изхода достига 5-10 MPa (метод с ниско налягане ) или 35 MPa (метод с високо налягане).
1. Принцип на работа и класификация наВодородни компресори
1.1 Принцип на работа
Структурата на водородния компресор е сравнително сложна, като неговата схематична диаграма е показана на фигура 1. Ключовите компоненти включват чугунен цилиндър, чугунена цилиндрова обвивка, чугунена цилиндрова глава, чугунен колянов вал, свързващ прът, напречна глава (включително плъзгач на напречна глава) , уплътнение, бутало (включително бутални пръстени), маслени скреперни пръстени, свързващ прът на буталото от неръждаема стомана и газов клапан от неръждаема стомана. Освен това има някои спомагателни устройства като газови филтри, буфери и тръбопроводи за смазочно масло.
Подобно на други бутални компресори, водородният компресор включва три основни процеса: всмукване, компресия и изпускане. Задвижван от електрически мотор, коляновият вал движи напречната глава, биелата на буталото и буталото напред и назад в цилиндъра. Газът се компресира от буталото и накрая се изхвърля през газовия клапан.
Фигура 1: Схематична диаграма на структурата на водороден компресор
1.2 Класификация
Водородни компресорисе класифицират въз основа на обхвата на изпускателния обем и изпускателното налягане. Конкретните категории са показани в таблица 1.
Таблица 1: Класификация наВодородни компресори
Въз основа на относителната позиция на основната равнина и централната линия на цилиндъра,водородни компресоримогат също така да бъдат разделени на хоризонтални компресори (основната равнина е успоредна на централната линия на цилиндъра, включително главно противоположен тип, едностранен тип и тип симетричен баланс), вертикални компресори (основната равнина е перпендикулярна на централната линия на цилиндъра) и ъглови компресори (основната равнина образува определен ъгъл с централната линия на цилиндъра).
Вертикалните компресори и хоризонталните компресори с цилиндри от едната страна на коляновия вал са подходящи за условия на малък обем газ. Сред хоризонталните компресори типът симетричен баланс е широко използван и е един от най-добрите избори за средни и големи бутални компресори. Този тип компресор има множество цилиндри, равномерно разпределени от двете страни на коляновия вал, образувайки ъгъл от 180 градуса с централната линия на цилиндъра. Опозитните компресори са подходящи за условия на компресиране на газ с високо налягане, докато ъгловите компресори са подходящи за малки до средни по размер компресори. Ъгловите компресори могат допълнително да бъдат разделени на различни типове въз основа на ъгъла, като W-тип (60 градусов ъгъл), L-тип (90 градусов ъгъл) и тип вентилатор (40 градусов ъгъл), между другото.
2. Модел на водороден компресор и значение на буквите
За да улесните бързото идентифициране на структурните характеристики на компресора, обемния дебит, работното налягане и друга информация,водородни компресори, подобно на друго обичайно химично динамично оборудване, имат обозначени номера на модела, като всяка буква представлява различно значение. Схематичната диаграма на модела на водородния компресор е показана на фигура 2.
Фигура 2: Схематична диаграма на модел на водороден компресор
На Фигура 2 "разликата" в края на номера на модела се използва предимно за разграничаване на видовете компресори, обикновено представени с комбинация от букви и цифри. „Налягане“ се отнася до манометричното налягане на номиналното изпускателно налягане, след като газът е компресиран от компресора, измерено при стандартно атмосферно налягане. „Номинален обемен дебит“ се отнася до дебита на газа, изпускан от компресора, изчислен въз основа на условията при стандартна позиция на засмукване (налягане, температура, състав на газа). „Структурата“ и „характеристиките“ на водородния компресор представляват структурата и специфичните характеристики на компресора, като значенията на всяка буква са описани подробно в таблици 2 и 3.
Таблица 2: Букви и значения на структурата на водородния компресор
Таблица 3: Букви и значения на характеристиките на водородния компресор
3.Често срещани повреди наВодородни компресори
Водородни компресориимат високи изисквания за точност на производство и поддръжка. Когато водородният компресор работи с моторно задвижване, коляновият вал се върти бързо и се движи напред-назад. Единият край на коляновия вал и свързващия прът е свързан към компонента на напречната глава, който също се движи възвратно-постъпателно в рамките на водача под действието на коляновия вал и свързващия прът, като в крайна сметка задвижва буталото да се движи възвратно-постъпателно и да компресира водорода (или смесен газ, съдържащ водород). Въпреки това, по време на продължително възвратно-постъпателно движение на коляновия вал, свързващия прът и компонентите на напречната глава, тези части са склонни към износване. Силното износване може да повлияе на качеството на работа, което налага своевременно откриване и изключване за поддръжка, за да се гарантира безопасната и стабилна работа на водородния компресор.
3.1 Неизправности на системата за смазочно масло и анализ на причините
Най-честият проблем със системата за смазочно масло на водородния компресор е ниското налягане на маслото. По време на нормална работа смазочното масло се поставя под налягане от маслената помпа и се доставя до филтъра на първа степен, след което преминава през външния охладител на смазочното масло и филтъра на втора степен и се разделя на три маршрута. Първият път отива до манометъра за маслото на компресора (включително дистанционни и локални манометри); вторият път достига до малката част на големия лагер, за да осигури смазване; и третият път отива към компенсиращата помпа, за да се предотврати изтичане на ограничителя на налягането на маслото.
При нормалната поддръжка на системата за смазочно масло, първата стъпка е да се провери визуално всяка система от маслопроводи, особено статичните точки на уплътнение в тръбите. Ако се открият течове или петна от масло, изтичащият маслопровод трябва да се затегне. По време на нормална работа на водородния компресор системата за смазочно масло винаги е в състояние на отрицателно налягане, което затруднява откриването на понижено налягане на маслото. За да се определи точно това, са необходими подробни инспекции на статичните точки на уплътняване на маслопроводите и всички потенциално течащи тръби трябва да бъдат сменени, за да се елиминират потенциалните рискове. Освен това качеството на смазочното масло трябва да бъде строго проверявано, тъй като съдържанието на вода и нивата на метални йони могат да ускорят разграждането на маслото. Ако съдържанието на некондензиращ газ в маслото надвиши стандарта, може да възникнат колебания в налягането на маслото. Чрез проверка на тръбопровода за подаване на смазочно масло и пролуката между филтърната кухина на втория етап и масления охладител може да се прецени нивото на кондензация на газ в тръбопровода за масло - по-големите пролуки показват повече кондензация. Две често срещани причини за кондензация са: (1) смазочното масло има известна разтворимост във външния въздух, което затруднява избягването на разтваряне на малко количество въздух; (2) устройството за ограничаване на налягането на маслото от втория етап връща масло, смесено с малко количество въздух, образувайки пяна, която се натрупва и увеличава празнината. За да разрешите този проблем, изходът на тръбата за връщане на масло трябва да бъде разположен възможно най-близо до далечния край на входа на филтъра за смазочно масло, за да се предотврати концентрацията на пяна в тръбопровода.
3.2 Газов клапан, неизправности на клапанната плоча и анализ на поддръжката
обикновеноводородни компресоритрябва да премине към резервно устройство и да се подлага на поддръжка или проверка на всеки 3 до 6 месеца. Трябва да се обърне специално внимание на газовите клапани, тъй като плочите на клапаните са склонни към натрупване на въглерод, натрупване на маслена утайка или прах и пружините на газовия клапан могат да се счупят. Капачката за налягане на газовия клапан има няколко горни винта; по време на поддръжката тези винтове трябва да се разхлабят и да се поставят в чист контейнер или кърпа без прах. След това болтовете и гайките в горната част на капачката за налягане на газовия клапан трябва да се разхлабят, оставяйки двата диагонални болта и гайки, докато спре да излиза газ от цилиндъра, и след това да ги премахнете всички. Накрая отстранете капачката за налягане и притискащата капачка на плочата на клапана, внимателно издърпайте плочата на клапана и почистете всички възможни петна от масло или утайки за проверка на материала. Всички газови вентили трябва да бъдат тествани под налягане с азот преди монтажа, за да се гарантира, че няма течове. Подробности за анализа на повредата на клапанната пластина и методите за работа са показани в таблица 4.
Таблица 4: Анализ на повредата на клапанната пластина и методи за работа
3.3 Цилиндров блок
Гладкостта и смазването на стената на цилиндъра са от решаващо значение. Тъй като буталото се движи бързо в цилиндъра, ако водородът съдържа прах или частици, стената на цилиндъра може да се надраска или набразди, което потенциално води до повреда на цилиндъра. Ако драскотините или браздите са незначителни, те могат да бъдат изгладени с помощта на полукръгъл камък за заточване. За по-сериозни драскотини или жлебове, където дължината на жлеба надвишава 1/4 от обиколката на цилиндъра и ширината на жлеба е по-голяма от 3 mm и дълбочина по-голяма от 0.4 mm, е необходимо пробиване на цилиндъра. Пробиването е обичайна обработка за тежко износване, леко увеличаване на диаметъра на цилиндъра, но не повече от 2% от първоначалния проектен диаметър, с намаляване на дебелината на стената, което не надвишава 1/12 от оригиналната дебелина. След пробиване изберете бутала и бутални пръстени, които отговарят на новия диаметър на цилиндъра, за да осигурите подходяща хлабина.
3.4 Напречна глава и мотовилка
Напречната глава обикновено е изкована от висококачествена въглеродна или легирана стомана, осигуряваща висока якост и твърдост. Той свързва долния край на буталния прът с малкия краен лагер на мотовилката, предавайки силата от буталото към мотовилката и коляновия вал. Мотовилката преобразува възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливо движение на коляновия вал. Напречната глава, щифтът на напречната глава, плъзгащата плоча и водещата релса са известни като възел на напречната глава и са склонни към напукване поради високо налягане.
Смяна на напречната глава:
Ако междинното гнездо е било отстранено от тялото, напречната глава може да се смени, като се отстрани от свързващия фланец. Ако междинната седалка е неразделна част от тялото, смяната на напречната глава може да се извърши чрез измервателни отвори в тялото.
По време на смяна на прозорец преместете напречната глава в центъра на прозореца (т.е. центъра на плъзгащата се пътека на напречната глава), завъртете я на 90 градуса по оста, за да подравните горната и долната плъзгаща се пътека с двете страни на прозореца, и след това паралелно го преместете от прозореца за ремонт и подмяна.
Когато ремонтирате, избягвайте да повредите работната повърхност на плъзгащата се пътека, подравнете с водещия порт и се уверете, че хлабината отговаря на посочените изисквания.
Смяна на големия краен лагер на свързващия прът:
(1) Използвайте въртящото устройство, за да позиционирате шийката на коляновия вал отгоре и да я закрепите, за да предотвратите плъзгане и инциденти.
(2) Първо отстранете болтовете на свързващия прът от долната част, използвайте винтовете с повдигащ пръстен, за да окачите капачката на свързващия прът, след това отстранете горните болтове на свързващия прът и повдигнете капачката и лагера заедно с винтовете на повдигащия пръстен.
(3) Бавно завъртете коляновия вал с въртящото устройство, за да отделите свързващия прът от шийката на коляновия вал и извадете свързващия прът за смяна.
(4) Сменете лагерите на големия край на биелата по двойки.
(5) Извършете безразрушителен тест на болтовете на мотовилката.
(6) Понастоящем биелните лагери с голям край обикновено са стандартни тънкостенни лагери, които не изискват изстъргване. Хлабината на лагерите с голям край трябва стриктно да отговаря на проектните изисквания.
Смяна на малкия краен лагер на свързващия прът:
(1) Първо отстранете затягащата гайка на позициониращия щифт и извадете позициониращия щифт. Използвайте кръгъл прът, за да избутате щифта на напречната глава от единия край, за да отделите напречната глава от свързващия прът. След това извадете свързващия прът от капака на двигателя и продължете със смяната на малкия краен лагер, като предпазите пътя на плъзгане.
(2) По време на смяната натиснете стария лагер от малкия край на мотовилката и натиснете новия лагер.
3.5 Колянов вал
Конусността и овалността на основната шийка и шийката на коляновия вал трябва да бъдат<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.
Смяна на основния лагер:
(1) Свалете страничния капак на тялото на машината и крайните странични капаци и отделете връзките на коляновия вал и двигателя. След това разхлабете тръбата за смазочно масло и капака на основния лагер, за да премахнете долната обвивка на основния лагер.
(2) Поставете крик под коляновия вал на подходящо място (като го поддържате балансиран), повдигнете коляновия вал приблизително 0.1–0.2 mm и използвайте кръгъл прът или други подходящи инструменти, за да извадите долната обвивка на основния лагер от гнездото на лагера. По същия начин поставете новата долна обвивка в гнездото на лагера.
(3) Инсталирайте новата горна обвивка на основния лагер и капака в гнездото на лагера и затегнете болтовете на лагера, както е необходимо.
(4) Основните лагери, направени по двойки, трябва да се сменят по двойки.
(5) Регулирайте хлабината между големия краен лагер и шийката на коляновия вал, като използвате подложки за дебелостенни лагери. За тънкостенни лагери, изстържете, ако хлабината е твърде малка; сменете, ако е прекалено голям.
(6) Измерете радиалната хлабина, като използвате методи за натиск на оловото, и аксиалната хлабина, като използвате измервателни уреди или като извадите диаметрите на отвора на лагера и вала.
(7) Радиалната хлабина трябва да бъде 0.8‰–1.2‰ от диаметъра на цапфата.
(8) За специфични за дизайна изисквания хлабината на главния лагер трябва стриктно да следва проектните стойности на компресора.
4. Заключение
В химически производствени процеси, използващи водород като суровина, водородният компресор е основна част от оборудването за химични реакции. Поради това трябва да се установи добре планиран график за поддръжка, включително редовни проверки на резервните модули и дейности по поддръжката в съответствие с изискванията на производителя след преминаване към резервен компресор. Освен това системата за смазочно масло трябва редовно да се проверява и първичният и вторичният филтър да се почистват. По време на проверките използвайте стетоскоп, за да проверите за необичайни звуци в различните сегменти на компресора, за да определите дали чугуненият цилиндров блок, коляновият вал, биелите и т.н. функционират нормално. Този документ анализира и обобщава принципите на работа, класификациите и често срещаните повреди наводородни компресори, осигуряване на оперативни насоки за химическата промишленост, подобряване на работата, управлението и нивата на поддръжка наводородни компресори, осигуряване на стабилна работа, намаляване на загубите при престой и максимизиране на икономическите ползи за предприятията.
Опровержение:
1. Част от графичната и текстовата информация се извлича от интернет и официалните акаунти на WeChat с намерението да се сподели повече информация.
2. Предоставената информация е само за учебни и справочни цели и не означава одобрение на изразените възгледи. Не се дават гаранции по отношение на точността, надеждността или пълнотата на информацията.
3. Ако има притеснения, свързани със съдържание, авторски права или други проблеми, моля, свържете се с нас в рамките на 30 дни за премахване.