Defecte comune și analizaCompresoare cu hidrogen
Abstract:
Compresoare cu hidrogenjoacă un rol crucial în procese precum rafinarea petrolului și transportul gazului de sinteză a metanolului în industriile chimice ale cărbunelui. Dacă un compresor cu hidrogen funcționează defectuos, poate duce la opriri ale instalațiilor sau chiar la scurgeri de gaz, incendii și explozii, provocând pierderi economice semnificative. Această lucrare se concentrează pe compresoarele cu piston utilizate pentru transportul hidrogenului gazos, oferind o analiză detaliată a problemelor operaționale comune și oferind recomandări de întreținere corespunzătoare. Aceste perspective au scopul de a ajuta managerii de siguranță și operatorii de echipamente din întreprinderile chimice.
În procesele chimice pe scară largă, multe reacții gaz-gaz, gaz-lichid sau gaz-solid necesită condiții de înaltă presiune, ceea ce face compresoarele utilizate pe scară largă. Printre acestea, compresoarele cu piston sunt unul dintre cele mai comune tipuri. Compresoarele cu piston oferă o eficiență ridicată de compresie și o adaptabilitate puternică și pot fi proiectate pentru aplicații cu presiune joasă, medie, înaltă și ultra-înaltă (peste 350 MPa). La viteze de rotație constante, volumul de refulare al compresoarelor cu piston rămâne relativ stabil în ciuda fluctuațiilor presiunii de refulare. Cu toate acestea, compresoarele cu piston au structuri complexe și numeroase componente, făcându-le predispuse la defecțiuni dacă nu sunt operate sau întreținute corespunzător.
În industria chimică, pentru a asigura desfășurarea normală a reacțiilor chimice folosind hidrogenul ca materie primă, hidrogenul este de obicei comprimat la presiuni ridicate, necesitând utilizarea compresoarelor cu piston concepute în principal pentru transportul hidrogenului. De exemplu, în industria sintezei amoniacului, presiunea de admisie a amestecului hidrogen-azot este de 0,03 MPa, iar după 6-7 etape de compresie, presiunea finală de descărcare atinge 31,4 MPa. În procesul de producere a gazului de sinteză a metanolului în industriile chimice ale cărbunelui, presiunea de admisie a amestecului de hidrogen și dioxid de carbon este de 2,5 MPa, iar după mai multe etape de compresie, presiunea finală de descărcare atinge 5-10 MPa (metoda la presiune joasă). ) sau 35 MPa (metoda de înaltă presiune).
1.Principiul de lucru și clasificareaCompresoare cu hidrogen
1.1 Principiul de funcționare
Structura unui compresor cu hidrogen este relativ complexă, cu diagrama sa schematică prezentată în figura 1. Componentele cheie includ cilindrul din fontă, căptușeala cilindrului din fontă, chiulasa din fontă, arborele cotit din fontă, tija de legătură, crucea (inclusiv glisiera traversei) , garnitură, piston (inclusiv segmente de piston), inele de raclere a uleiului, biela piston din oțel inoxidabil și supapă de gaz din oțel inoxidabil. În plus, există unele dispozitive auxiliare, cum ar fi filtre de gaz, tampoane și conducte de ulei de lubrifiere.
Similar altor compresoare cu piston, compresorul cu hidrogen implică trei procese principale: admisie, compresie și evacuare. Acționat de un motor electric, arborele cotit mișcă capul transversal, biela pistonului și pistonul înainte și înapoi în interiorul cilindrului. Gazul este comprimat de piston și în final expulzat prin supapa de gaz.
Figura 1: Diagrama schematică a structurii compresorului de hidrogen
1.2 Clasificare
Compresoare cu hidrogensunt clasificate pe baza intervalului de volum de refulare și presiune de refulare. Categoriile specifice sunt prezentate în tabelul 1.
Tabelul 1: ClasificareaCompresoare cu hidrogen
Pe baza pozitiei relative a planului de baza si a liniei centrale a cilindrului,compresoare cu hidrogenpoate fi, de asemenea, împărțit în compresoare orizontale (planul de bază este paralel cu linia centrală a cilindrului, incluzând în principal tipul opus, tipul cu o singură față și tipul echilibrat simetric), compresoare verticale (planul de bază este perpendicular pe linia centrală a cilindrului) și unghiular compresoare (planul de bază formează un anumit unghi cu direcția liniei centrale a cilindrului).
Compresoarele verticale și compresoarele orizontale cu cilindri pe o parte a arborelui cotit sunt potrivite pentru condiții de volum mic de gaz. Dintre compresoarele orizontale, tipul de echilibru simetric este utilizat pe scară largă și este una dintre cele mai bune alegeri pentru compresoarele cu piston medii și mari. Acest tip de compresor are mai mulți cilindri distribuiți uniform pe ambele părți ale arborelui cotit, formând un unghi de 180 de grade cu direcția axului cilindrului. Compresoarele opuse sunt potrivite pentru condițiile de compresie a gazului de înaltă presiune, în timp ce compresoarele unghiulare sunt potrivite pentru compresoarele de dimensiuni mici și medii. Compresoarele unghiulare pot fi împărțite în mai multe tipuri în funcție de unghi, cum ar fi de tip W (unghi de 60 de grade), de tip L (unghi de 90 de grade) și de tip ventilator (unghi de 40 de grade), printre altele.
2. Modelul compresorului de hidrogen și semnificațiile literei
Pentru a facilita identificarea rapidă a caracteristicilor structurale ale compresorului, debitul volumetric, presiunea de lucru și alte informații,compresoare cu hidrogen, ca și alte echipamente chimice dinamice obișnuite, au numere de model desemnate, fiecare literă reprezentând semnificații diferite. Schema schematică a modelului compresorului cu hidrogen este prezentată în Figura 2.
Figura 2: Diagrama schematică a modelului de compresor de hidrogen
În Figura 2, „diferența” de la sfârșitul numărului de model este folosită în primul rând pentru a face distincția între tipurile de compresoare, reprezentate în general printr-o combinație de litere și numere. „Presiune” se referă la presiunea manometrică a presiunii nominale de refulare după ce gazul este comprimat de către compresor, măsurată la presiunea atmosferică standard. „Debitul volumetric nominal” se referă la debitul gazului evacuat de compresor, calculat în funcție de condițiile din poziția standard de aspirație (presiune, temperatură, compoziție a gazului). „Structura” și „caracteristicile” compresorului cu hidrogen reprezintă structura și caracteristicile specifice ale compresorului, cu semnificațiile fiecărei litere detaliate în tabelele 2 și 3.
Tabelul 2: Litere și semnificații ale structurii compresorului de hidrogen
Tabelul 3: Litere și semnificații ale caracteristicilor compresorului de hidrogen
3.Eșecuri comune aleCompresoare cu hidrogen
Compresoare cu hidrogenau o precizie ridicată de fabricație și cerințe de întreținere. Când compresorul cu hidrogen funcționează sub acţionarea motorului, arborele cotit se roteşte rapid şi se mişcă înainte şi înapoi. Un capăt al arborelui cotit și al bielei este conectat la componenta capului transversal, care se deplasează, de asemenea, în interiorul ghidajului sub acțiunea arborelui cotit și a bielei, conducând în cele din urmă pistonul să se schimbe și să comprima hidrogenul (sau gazul amestecat care conține hidrogen). Cu toate acestea, în timpul alternanței prelungite a arborelui cotit, bielei și componentelor traversei, aceste piese sunt predispuse la uzură. Uzura severă poate afecta calitatea operațională, necesitând detectarea și oprirea în timp util pentru întreținere pentru a asigura funcționarea sigură și stabilă a compresorului cu hidrogen.
3.1 Defecțiuni ale sistemului de ulei de lubrifiere și analiza cauzei
Cea mai frecventă problemă cu sistemul de ulei de lubrifiere al compresorului cu hidrogen este presiunea scăzută a uleiului. În timpul funcționării normale, uleiul de lubrifiere este presurizat de pompa de ulei și livrat la filtrul din prima etapă, apoi trece prin răcitorul extern de ulei de lubrifiere și filtrul din a doua etapă și este împărțit în trei căi. Prima cale merge la manometrul uleiului compresorului (inclusiv manometrele de la distanță și locale); al doilea traseu ajunge la secțiunea mică a rulmentului cu capăt mare pentru a asigura lubrifierea; iar a treia cale merge la pompa de compensare pentru a preveni scurgerea limitatorului de presiune a uleiului.
În întreținerea normală a sistemului de ulei de lubrifiere, primul pas este inspectarea vizuală a fiecărui sistem de conducte de ulei, în special punctele de etanșare statică din țevi. Dacă se găsesc scurgeri sau pete de ulei, conducta de ulei care curge trebuie strânsă. În timpul funcționării normale a compresorului cu hidrogen, sistemul de ulei de lubrifiere este întotdeauna într-o stare de presiune negativă, ceea ce face dificilă detectarea presiunii reduse a uleiului. Pentru a determina cu exactitate acest lucru, sunt necesare inspecții detaliate ale punctelor de etanșare statice de pe conductele de ulei și orice țevi care pot avea scurgeri ar trebui înlocuite pentru a elimina riscurile potențiale. În plus, calitatea uleiului de lubrifiere trebuie verificată cu strictețe, deoarece conținutul de apă și nivelurile de ioni metalici pot accelera degradarea uleiului. Dacă conținutul de gaz necondensabil al uleiului depășește standardul, pot apărea fluctuații de presiune a uleiului. Prin inspectarea conductei de alimentare cu ulei de lubrifiere și a golului dintre cavitatea filtrului din a doua etapă și răcitorul de ulei, se poate evalua nivelul de condensare a gazului în conducta de ulei - golurile mai mari indică mai multă condensare. Două motive comune pentru condens sunt: (1) uleiul lubrifiant are o anumită solubilitate pentru aerul exterior, ceea ce face dificilă evitarea unei cantități mici de dizolvare a aerului; (2) dispozitivul de limitare a presiunii uleiului din a doua etapă returnează uleiul amestecat cu o cantitate mică de aer, formând spumă, care se acumulează și mărește golul. Pentru a rezolva această problemă, orificiul de evacuare a conductei de ulei de retur ar trebui să fie poziționat cât mai aproape de capătul îndepărtat al admisiei filtrului de ulei de lubrifiere pentru a preveni concentrarea de spumă în conductă.
3.2 Defecțiuni ale supapelor de gaz, plăcilor supapei și analizei de întreținere
De obicei,compresoare cu hidrogenar trebui să treacă la o unitate de așteptare și să fie supusă întreținerii sau inspecției la fiecare 3 până la 6 luni. O atenție deosebită trebuie acordată supapelor de gaz, deoarece plăcile supapelor sunt predispuse la acumularea de carbon, acumularea de nămol de ulei sau praf, iar arcurile supapelor de gaz se pot rupe. Capacul de presiune al supapei de gaz are mai multe șuruburi superioare; în timpul întreținerii, aceste șuruburi trebuie slăbite și plasate într-un recipient curat sau o cârpă fără praf. Apoi, șuruburile și piulițele de pe partea de sus a capacului de presiune al supapei de gaz trebuie slăbite, lăsând cele două șuruburi și piulițe diagonale până când nu iese gaz din cilindru, apoi scoateți-le pe toate. În cele din urmă, îndepărtați capacul de presiune și capacul de presare a plăcii supapei, trageți ușor placa supapei și curățați eventualele pete de ulei sau nămol pentru inspecția materialului. Toate supapele de gaz trebuie testate la presiune cu azot înainte de instalare pentru a se asigura că nu există scurgeri. Detalii despre analiza defecțiunii plăcilor supapei și metodele de manipulare sunt prezentate în Tabelul 4.
Tabelul 4: Analiza eșecului plăcii de supapă și metode de manipulare
3.3 Blocul cilindri
Netezimea și lubrifierea peretelui cilindrului sunt cruciale. Pe măsură ce pistonul se deplasează rapid în interiorul cilindrului, dacă hidrogenul conține praf sau particule, peretele cilindrului poate fi zgâriat sau canelat, ceea ce poate duce la defectarea cilindrului. Dacă zgârieturile sau canelurile sunt minore, acestea pot fi netezite folosind o piatră de ascuțit semi-rotunda. Pentru zgârieturi sau caneluri mai severe, unde lungimea canelurii depășește 1/4 din circumferința cilindrului și lățimea canelurii este mai mare de 3 mm și adâncimea mai mare de 0,4 mm, este necesară alezarea cilindrului. Alezarea este un tratament obișnuit pentru uzura severă, crescând ușor diametrul cilindrului, dar nu depășind 2% din diametrul de proiectare original, cu reducerea grosimii peretelui care nu depășește 1/12 din grosimea inițială. După găurire, selectați pistoanele și segmentele de piston care se potrivesc cu noul diametru al cilindrului pentru a asigura un joc adecvat.
3.4 Traversa și biela
Crucea este de obicei forjată din oțel carbon sau aliat de înaltă calitate, oferind rezistență și rigiditate ridicate. Acesta conectează capătul inferior al tijei pistonului la lagărul de capăt mic al tijei de legătură, transmițând forța de la piston către tija de legătură și arborele cotit. Biela transformă mișcarea alternativă a pistonului în mișcarea de rotație a arborelui cotit. Capul transversal, știftul capului transversal, placa de glisare și șina de ghidare sunt cunoscute în mod colectiv ca ansamblul capului transversal și sunt predispuse la crăpare din cauza presiunii ridicate.
Înlocuirea traversei:
Dacă scaunul intermediar a fost îndepărtat de pe corp, traversa poate fi înlocuită prin îndepărtarea acesteia de pe flanșa de legătură. Dacă scaunul intermediar este solidar cu caroseria, înlocuirea traversei poate fi efectuată prin găurile de măsurare din caroserie.
În timpul înlocuirii ferestrei, deplasați traversa în centrul ferestrei (adică, centrul traseului de glisare a traversei), rotiți-l cu 90 de grade de-a lungul axei pentru a alinia traseele superioare și inferioare cu cele două laturi ale ferestrei și apoi mutați-l paralel pe fereastră pentru reparare și înlocuire.
Când reparați, evitați deteriorarea suprafeței de lucru al traseului de alunecare, aliniați-vă cu portul de ghidare și asigurați-vă că spațiul liber îndeplinește cerințele specificate.
Înlocuirea lagărului de capăt mare al bielei:
(1) Folosiți dispozitivul de rotire pentru a poziționa suportul arborelui cotit în partea de sus și fixați-l pentru a preveni alunecarea și accidentele.
(2) Mai întâi, scoateți șuruburile bielei din partea inferioară, utilizați șuruburi cu inel de ridicare pentru a suspenda capacul bielei, apoi îndepărtați șuruburile bielei superioare și ridicați capacul și rulmentul împreună cu șuruburile inelului de ridicare.
(3) Rotiți încet arborele cotit cu dispozitivul de rotire pentru a separa biela de suportul arborelui cotit și scoateți biela pentru înlocuire.
(4) Înlocuiți lagărele bielei în perechi.
(5) Efectuați teste nedistructive pe șuruburile bielei.
(6) În prezent, rulmenții de biela sunt de obicei rulmenți standard cu pereți subțiri, care nu necesită răzuire. Jocul rulmenților mari ar trebui să îndeplinească strict cerințele de proiectare.
Înlocuirea lagărului de capăt mic al bielei:
(1) Mai întâi, scoateți piulița de strângere a știftului de poziționare și scoateți știftul de poziționare. Folosiți o tijă rotundă pentru a împinge știftul de la un capăt pentru a separa traversa de tija de legătură. Apoi, scoateți biela de pe capacul motorului și continuați cu înlocuirea lagărului de capăt mic, protejând calea de alunecare.
(2) În timpul înlocuirii, apăsați vechiul rulment din capătul mic al bielei și apăsați noul rulment.
3.5 Arborele cotit
Conicitatea și ovalitatea fusului principal și a arborelui cotit ar trebui să fie<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.
Înlocuirea rulmentului principal:
(1) Scoateți capacul lateral al corpului mașinii și capacele laterale de la capăt și separați conexiunile arborelui cotit și ale motorului. Apoi, slăbiți conducta de ulei de lubrifiere și capacul rulmentului principal pentru a îndepărta carcasa inferioară a rulmentului principal.
(2) Așezați un cric sub arborele cotit în pozițiile corespunzătoare (ținându-l echilibrat), ridicați arborele cotit cu aproximativ 0,1–0,2 mm și folosiți o tijă rotundă sau alte instrumente adecvate pentru a îndepărta carcasa inferioară a rulmentului principal de pe locul rulmentului. În mod similar, introduceți noua carcasă inferioară în locașul rulmentului.
(3) Instalați noua carcasă superioară a rulmentului principal și capacul în locașul rulmentului și fixați șuruburile lagărului după cum este necesar.
(4) Rulmenții principali fabricați în perechi trebuie înlocuiți în perechi.
(5) Reglați jocul dintre rulmentul cu capătul mare și pivotul arborelui cotit folosind lamele pentru rulmenți cu pereți groși. Pentru rulmenții cu pereți subțiri, răzuiți dacă jocul este prea mic; înlocuiți dacă este excesiv de mare.
(6) Măsurați jocul radial folosind metode de presiune a plumbului și jocul axial utilizând calibre de palpație sau scăzând diametrele găurii lagărului și ale arborelui.
(7) Jocul radial trebuie să fie de 0,8‰–1,2‰ din diametrul tijului.
(8) Pentru cerințele specifice designului, jocul rulmentului principal trebuie să respecte cu strictețe valorile de proiectare ale compresorului.
4. Concluzie
În procesele de producție chimică care utilizează hidrogen ca materie primă, compresorul cu hidrogen este o piesă de bază a echipamentului pentru reacțiile chimice. Prin urmare, trebuie stabilit un program de întreținere bine planificat, inclusiv verificări regulate ale unităților de rezervă și lucrări de întreținere conform cerințelor producătorului după trecerea la un compresor de rezervă. În plus, sistemul de ulei de lubrifiere trebuie verificat în mod regulat, iar filtrele primare și secundare trebuie curățate. În timpul inspecțiilor, utilizați un stetoscop pentru a verifica dacă există sunete anormale în diferite segmente ale compresorului pentru a determina dacă blocul cilindrilor din fontă, arborele cotit, bielele etc. funcționează normal. Această lucrare analizează și rezumă principiile de lucru, clasificările și eșecurile comune alecompresoare cu hidrogen, oferind îndrumări operaționale pentru industria chimică, îmbunătățind nivelurile de operare, management și întreținere alecompresoare cu hidrogen, asigurând o funcționare stabilă, reducând pierderile din timpul de nefuncționare și maximizând beneficiile economice pentru întreprinderi.
Disclaimer:
1. Unele informații grafice și textuale provin de pe internet și din conturile oficiale WeChat, cu intenția de a partaja mai multe informații.
2. Informațiile furnizate sunt doar în scop de învățare și de referință și nu implică aprobarea opiniilor exprimate. Nu se oferă nicio garanție cu privire la acuratețea, fiabilitatea sau caracterul complet al informațiilor.
3. Dacă există preocupări legate de conținut, drepturi de autor sau alte probleme, vă rugăm să ne contactați în termen de 30 de zile pentru eliminare.