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6M25-180/314氮氢气压缩机五六段气缸实行扩缸和无油润滑运行增产节约效果明显

6M25-180/314氮氢气压缩机五六段气缸实行扩缸和无油润滑运行增产节约效果明显


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一.前言:

豫北化工有限公司系河南豫北地区的合成氨企业,目前具备年产合成氨26万吨,联醇15万吨的生产能力。公司在建新合成氨系统时配置了三台6M25-180/31.4和一台6M32-185/31.4氮氢气压缩机。机台投运后发现高压段气缸的铜活塞环注油运行仅一二个月就磨损严重,气体泄漏,必须更换;其次机台四段和五段出口压力超高,不仅使公司生产存在安全隐患而且限制了机台输气量的提高。为了保证安全生产并提高机台的出率,公司领导要求对新系统压缩机进行技术改造,解决四、五段超压问题,并要求延长五六段活塞环的运行周期。

对6M25机的技术改造自2009年开始,我们首先对六段进行扩缸以降低五段出口压力,然后对五段扩缸降低四段出口压力,在扩缸的同时对气缸进行无油润滑改造。到2011年5月份我们完成了3台机的五六段气缸改造,改造后四段、五段工作压力大幅下降,使得机台在运行中能将一入压力有所提高,从而提高了机台的输气量。其次无油润滑的活塞环工作性能良好,磨损量极小,密封性能也良好,连续工作寿命都已超过一年。6M25机的改造彻底改变了该机台原先工作压力超高危及安全生产而且高压活塞环严重磨损,频繁停车的被动局面,为企业稳定生产局面,提高生产效益提供了良好的条件。

现将6M25压缩机高压段气缸进行的技术改造介绍如下:

二.压缩机运行参数:

段数

气缸直径(毫米)

1100

670

500

290

180

155

气缸型式

高压平衡式

曲轴转速(转/分)

333

活塞行程(毫米)

360

三.扩缸改造:

1. 存在问题:1)四段排出压力偏高。 2)五段出口排出压力偏高。

2. 解决方法:

机台运行中四出压力在6.5兆帕表,超出允许值,因此四段油分离等压力容器处于超压运行状况,计算此时四段活塞力为300千牛,超过允许值275千牛,因此必须降低四出压力,消除安全隐患。同样,系统的五出压力高达14.5兆帕表,精炼系统压力容器允许压力为13.5兆帕表,必须予以降低。因为五段排气压力已经超值,因此我们改造时先扩大六段缸径,于2009年4月、8月和11月各扩一台,由于系统中的一台6M32机六段缸径已是Φ170,因此就没扩,三台机六段从Φ155扩到Φ165后,五出压力从14.5兆帕表降低到13.4兆帕表,降到了允许值之下。在五出压力降低以后,2011年我们开始了对6M25机五段进行了扩缸处理。通过计算,将五段气缸径从原Φ180扩大到Φ195,于3月完成。由于五段进口不是系统压力,因此首台改造后就显示压力下降,从原来6.5兆帕表下降到5.7兆帕表。以后4月、5月各改一台,获得同样的降压效果。经过二步扩缸,我们已成功地将6M25机四、五段排出压力超高的矛盾顺利解决。

3. 扩缸改造的安全性:

在多级压缩机中对某级气缸直径作扩大更动可使前一级气缸的排出压力降低,缸径扩大数值由需要降压幅度决定,而缸径能够扩大的数值由活塞力所限制。也即在进行缸径扩大改造时,确定缸径需要扩大值后必须校核扩大后气缸中的活塞力,使之不超过允许值,以保证安全运行。我公司6M25机五、六段扩缸后的活塞力情况如下:

从表中可看出:

1) 扩缸后四段向盖侧活塞力从原来305千牛降到260千牛,降到了允许值275千牛之内。

2) 五、六段扩缸后活塞力均未超过275千牛,可保证安全运行。

四.气缸无油润滑改造:

1. 改造目的:

1) 延长活塞环使用寿命:

6M25机五六段活塞环原来设计为铜环,注油运行。由于高压注油器工作负荷大,经常故障不注油,因此高压缸内的润滑情况很差,造成活塞环和气缸套的严重磨损,活塞环用二个月就泄漏了,缸套用半年也非换不可。 为摆脱气缸摩擦零件对润滑油的依赖,我们决定采用无油润滑技术以延长零件使用周期,稳定生产工况。

2)净化气体:

压缩机五段出口气体送精炼和联醇,六段出口气体送合成。向气缸注入的润滑油不可避免地被气体带出,由于出口油水分离器分离效率原因,实际上有大量油雾被带入精炼系统进入醋酸铜氨液,长期积累恶化精炼铜液成份,影响原料气精炼效果;油雾带入甲醇合成塔和合成氨塔内,造成触媒早期中毒,特别是甲醇铜触媒对油份更敏感,触媒价格又昂贵,因此五、六段气缸实行无油润滑运行,气体净化后对企业生产效益的提高有很大作用。

2. 改造方法:

五六段缸的无油润滑改造与扩缸改造一样,更换的内容都是活塞组件和气缸套,因此两种改造可以同时进行,也即在五、六段缸扩缸改造的同时,将加大的活塞和缸套在结构材料选用上采用无油润滑设计,这样节省了改造投资费用。

1)活塞环材料采用金属塑料复合材料FH-1A

在高压段气缸中工作的活塞环运行时承受的背压值很大,在无油润滑状况下必须选用许用PV值高的材料,才能够在运行中有很好的自润滑性能,很好的耐磨性能才能保证长周期有效密封。上海金索机械有限公司为我公司选用FH-1A材料作高压气缸活塞环材料,该材料是由金属铜和填充聚四氟乙烯材料形成的复合材料,其既具有填充聚四氟乙烯的低摩擦系数,又具有铜材基体的热胀系数小、热强度高和导热性能好等优点。金属塑料复合材料的应用是无油润滑活塞环工作寿命能稳定在4000小时以上的重要关键。

2)根据工作压力和活塞结构选用不同的活塞环结构:

五段活塞环采用双平环的结构,这是由于五段活塞为组合式,便于单开口的平环安装,采用双环结构可减少泄漏,进一步稳定延长活塞环工作寿命。五段布环15对。六段活塞环采用对半搭口式活塞环,该结构的径向尺寸加大以抵抗六段缸中较大的背压,还便于在整体式活塞上安装。六段布环17副。

3)选用FH-1B材料作导向环:

五六段气缸中均采用金属塑料复合材料FH-1B作导向环,结构为整圈式,导向环置于活塞的两端并起节流减压作用,有利于减小活塞环所受背压,减轻其工作负荷。

4)采用四氟预膜缸套:

活塞环和气缸套是一对摩擦副,无油润滑改造中既要注重活塞环材料的选择使之具有良好的自润滑性能、低摩擦系数和高耐磨性能,与此同时也要注重对磨件缸套的材料选用以及其表面摩擦性能的改良。我们改造中选用上海金索机械有限公司推荐的珠光体球墨铸铁缸套表面四氟预膜处理,以最大限度地减少活塞环与缸套的摩擦系数,稳定延长其工作寿命。

五.改造效果:

我公司6M25压缩机自2009年开始改造到2011年5月完成,至今最后改造的五段缸也已正常运行了近一年时间,机台改造效果十分良好,具体如下:

1. 有效降低了四段、五段的超高工作压力,消除了生产过程中的不安全隐患:

机台经过两次扩缸改造后,四段压力从6.5兆帕降到5.7兆帕,五段压力从14.5兆帕降到13.4兆帕。工作压力均低于各段压力容器的设计工作压力,排出压力降低后四段活塞力从304千牛降低到260千牛,改造后的机台能确保安全运行。

2. 降压后可提高一段入口气体进口压力,增加了机台输气能力:

由于压缩机扩缸后超高的工作压力得以有效降低,在实际生产过程中按机台运行情况我们将一入压力从原来的0.041兆帕表提高到了0.043兆帕表,每台机可增加输气量286标方/小时,即机台输气能力可增加2%。

3. 大幅度延长活塞环工作周期:

经无油润滑改造后的五、六段活塞环最长的六段至今已运行了25个月,最长的五段环已运行了11 个月。由于压缩机各段排气压力值正常不超高,表示各段气缸的活塞环密封良好,吸气功能正常。因此这些改造加大活塞环一直未予更换过。我们这次对6M25机进行改造后彻底改变了过去二个月要更换环,七个月要换缸套的被动局面,节省了大量的人力、物力,还对企业稳定生产提供了有力的保证。维修工人对6M25机高压段气缸连续工作一年以上不用更换十分高兴,他们说这是无油润滑技术创造的奇迹。

六.结语:

我公司的6M25压缩机经过扩缸和无油润滑改造降低了超高的工作压力,提高了机台输气能力;活塞环的有效密封工作周期达到了一年以上的水平,为企业安全生产、稳定生产低耗高产提供了有力保证。6M25机的技术改造获得了领导的认可,受到了工人的好评,二年以来企业获得了较好的经济效益。因此我们认为6M25机的改造是成功的,扩缸和无油润滑改造技术值得推广应用。

在我公司6M25压缩机实施技术改造时,承蒙上海金索机械有限公司新乡技术服务部蒋株林经理多次赴现场研讨改造方案和指导改造安装,保证了技术改造顺利进行和一次成功,在此表示衷心感谢。



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