Typowe usterki i ich analizaKompresory wodoru
Abstrakcyjny:
Kompresory wodoruodgrywają kluczową rolę w procesach takich jak rafinacja ropy naftowej i transport gazu syntezowego metanolu w przemyśle chemicznym węgla. Jeśli sprężarka wodoru ulegnie awarii, może to doprowadzić do wyłączenia zakładu, a nawet wycieków gazu, pożarów i eksplozji, powodując znaczne straty ekonomiczne. Niniejszy artykuł koncentruje się na sprężarkach tłokowych używanych do transportu gazu wodorowego, dostarczając szczegółową analizę typowych problemów operacyjnych i oferując odpowiednie zalecenia dotyczące konserwacji. Te spostrzeżenia mają na celu pomóc kierownikom ds. bezpieczeństwa i operatorom sprzętu w przedsiębiorstwach chemicznych.
W procesach chemicznych na dużą skalę wiele reakcji gaz-gaz, gaz-ciecz lub gaz-ciało stałe wymaga warunków wysokiego ciśnienia, co sprawia, że sprężarki są szeroko stosowane. Spośród nich sprężarki tłokowe są jednym z najpopularniejszych typów. Sprężarki tłokowe oferują wysoką wydajność sprężania i dużą adaptowalność, a także mogą być projektowane do zastosowań o niskim, średnim, wysokim i ultrawysokim ciśnieniu (ponad 350 MPa). Przy stałych prędkościach obrotowych objętość wylotowa sprężarek tłokowych pozostaje stosunkowo stabilna pomimo wahań ciśnienia wylotowego. Jednak sprężarki tłokowe mają złożone struktury i liczne komponenty, co sprawia, że są podatne na awarie, jeśli nie są prawidłowo obsługiwane lub konserwowane.
W przemyśle chemicznym, aby zapewnić normalny przebieg reakcji chemicznych wykorzystujących wodór jako surowiec, wodór jest zazwyczaj sprężany do wysokiego ciśnienia, co wymaga stosowania sprężarek tłokowych zaprojektowanych głównie do transportu wodoru. Na przykład w przemyśle syntezy amoniaku ciśnienie wlotowe mieszanki wodoru i azotu wynosi 0.03 MPa, a po 6-7 etapach sprężania końcowe ciśnienie wylotowe osiąga 31,4 MPa. W procesie produkcji gazu syntezowego metanolu w przemyśle chemicznym węgla ciśnienie wlotowe mieszanki wodoru i dwutlenku węgla wynosi 2,5 MPa, a po wielu etapach sprężania końcowe ciśnienie wylotowe osiąga 5-10 MPa (metoda niskiego ciśnienia) lub 35 MPa (metoda wysokiego ciśnienia).
1. Zasada działania i klasyfikacjaKompresory wodoru
1.1 Zasada działania
Struktura sprężarki wodoru jest stosunkowo złożona, a jej schematyczny diagram przedstawiono na rysunku 1. Kluczowe elementy obejmują żeliwny cylinder, żeliwną tuleję cylindra, żeliwną głowicę cylindra, żeliwny wał korbowy, korbowód, wodzik (w tym suwak wodzika), uszczelnienie, tłok (w tym pierścienie tłokowe), pierścienie zgarniające olej, korbowód tłoka ze stali nierdzewnej i zawór gazowy ze stali nierdzewnej. Ponadto istnieją pewne urządzenia pomocnicze, takie jak filtry gazu, bufory i rurociągi oleju smarowego.
Podobnie jak inne sprężarki tłokowe, sprężarka wodoru obejmuje trzy główne procesy: wlot, sprężanie i wydech. Napędzany silnikiem elektrycznym wał korbowy porusza poprzeczkę, korbowód tłoka i tłok do przodu i do tyłu w cylindrze. Gaz jest sprężany przez tłok i ostatecznie wydalany przez zawór gazowy.
Rysunek 1: Schematyczny diagram struktury sprężarki wodoru
1.2 Klasyfikacja
Kompresory wodorusą klasyfikowane na podstawie zakresu objętości i ciśnienia wylotowego. Konkretne kategorie przedstawiono w Tabeli 1.
Tabela 1: KlasyfikacjaKompresory wodoru
Na podstawie względnego położenia płaszczyzny bazowej i linii środkowej cylindra,sprężarki wodoruMożna je również podzielić na sprężarki poziome (płaszczyzna podstawy jest równoległa do osi cylindra, w tym głównie typ przeciwbieżny, typ jednostronny i typ symetryczny), sprężarki pionowe (płaszczyzna podstawy jest prostopadła do osi cylindra) i sprężarki kątowe (płaszczyzna podstawy tworzy pewien kąt z kierunkiem osi cylindra).
Sprężarki pionowe i poziome z cylindrami po jednej stronie wału korbowego nadają się do warunków małej objętości gazu. Spośród sprężarek poziomych, symetryczny typ wyważony jest szeroko stosowany i jest jednym z najlepszych wyborów dla średnich i dużych sprężarek tłokowych. Ten typ sprężarki ma wiele cylindrów równomiernie rozmieszczonych po obu stronach wału korbowego, tworząc kąt 180 stopni z kierunkiem linii środkowej cylindra. Sprężarki przeciwstawne nadają się do warunków sprężania gazu pod wysokim ciśnieniem, podczas gdy sprężarki kątowe nadają się do sprężarek małych i średnich rozmiarów. Sprężarki kątowe można dalej podzielić na różne typy w zależności od kąta, takie jak typ W (kąt 60 stopni), typ L (kąt 90 stopni) i typ wentylatorowy (kąt 40 stopni), między innymi.
2. Model sprężarki wodoru i znaczenie liter
Aby ułatwić szybką identyfikację cech konstrukcyjnych sprężarki, objętościowego natężenia przepływu, ciśnienia roboczego i innych informacji,sprężarki wodoru, podobnie jak inne powszechne urządzenia do dynamiki chemicznej, mają wyznaczone numery modeli, przy czym każda litera oznacza inne znaczenie. Schematyczny diagram modelu sprężarki wodoru pokazano na rysunku 2.
Rysunek 2: Schematyczny diagram modelu sprężarki wodoru
Na Rysunku 2 „różnica” na końcu numeru modelu służy przede wszystkim do rozróżniania typów sprężarek, zazwyczaj reprezentowanych przez kombinację liter i cyfr. „Ciśnienie” odnosi się do ciśnienia manometrycznego nominalnego ciśnienia wylotowego po sprężeniu gazu przez sprężarkę, mierzonego przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym. „Nominalne natężenie przepływu objętościowego” odnosi się do natężenia przepływu gazu odprowadzanego przez sprężarkę, obliczonego na podstawie warunków w standardowej pozycji ssania (ciśnienie, temperatura, skład gazu). „Struktura” i „cechy” sprężarki wodorowej przedstawiają strukturę i specyficzne cechy sprężarki, przy czym znaczenie każdej litery jest szczegółowo opisane w Tabelach 2 i 3.
Tabela 2: Litery i znaczenie konstrukcji sprężarki wodoru
Tabela 3: Litery i znaczenie cech sprężarki wodoru
3. Typowe awarieKompresory wodoru
Kompresory wodorumają wysoką precyzję produkcji i wymagania konserwacyjne. Gdy sprężarka wodoru pracuje pod napędem silnika, wał korbowy obraca się szybko i porusza się tam i z powrotem. Jeden koniec wału korbowego i korbowodu jest połączony z elementem poprzeczki, który również porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym w prowadnicy pod działaniem wału korbowego i korbowodu, ostatecznie napędzając tłok, aby poruszał się ruchem posuwisto-zwrotnym i sprężał wodór (lub mieszankę gazów zawierającą wodór). Jednak podczas przedłużonego ruchu posuwisto-zwrotnego elementów wału korbowego, korbowodu i poprzeczki, części te są podatne na zużycie. Silne zużycie może wpłynąć na jakość działania, co wymaga terminowego wykrywania i wyłączania w celu konserwacji, aby zapewnić bezpieczną i stabilną pracę sprężarki wodoru.
3.1 Awarie układu oleju smarowego i analiza przyczyn
Najczęstszym problemem w układzie smarowania sprężarki wodorowej jest niskie ciśnienie oleju. Podczas normalnej pracy olej smarujący jest sprężany przez pompę olejową i dostarczany do filtra pierwszego stopnia, a następnie przechodzi przez zewnętrzną chłodnicę oleju smarującego i filtr drugiego stopnia i jest dzielony na trzy ścieżki. Pierwsza ścieżka prowadzi do wskaźnika ciśnienia oleju sprężarki (w tym zdalnych i lokalnych wskaźników); druga ścieżka dociera do małej sekcji łożyska dużego końca, aby zapewnić smarowanie; a trzecia ścieżka prowadzi do pompy kompensacyjnej, aby zapobiec wyciekowi ogranicznika ciśnienia oleju.
W normalnej konserwacji układu oleju smarowego pierwszym krokiem jest wizualna inspekcja każdego układu linii olejowych, zwłaszcza statycznych punktów uszczelnień w rurach. Jeśli zostaną znalezione jakiekolwiek wycieki lub plamy oleju, należy dokręcić nieszczelny przewód olejowy. Podczas normalnej pracy sprężarki wodoru układ oleju smarowego jest zawsze w stanie podciśnienia, co utrudnia wykrycie obniżonego ciśnienia oleju. Aby to dokładnie określić, konieczne są szczegółowe inspekcje statycznych punktów uszczelnień w przewodach olejowych, a wszelkie potencjalnie nieszczelne rury należy wymienić, aby wyeliminować potencjalne ryzyko. Ponadto należy ściśle sprawdzać jakość oleju smarowego, ponieważ zawartość wody i poziomy jonów metali mogą przyspieszyć degradację oleju. Jeśli zawartość nieskraplającego się gazu w oleju przekroczy normę, mogą wystąpić wahania ciśnienia oleju. Poprzez inspekcję przewodu doprowadzającego olej smarowy i szczeliny między wnęką filtra drugiego stopnia a chłodnicą oleju można ocenić poziom kondensacji gazu w przewodzie olejowym — większe szczeliny wskazują na większą kondensację. Dwa najczęstsze powody kondensacji to: (1) olej smarowy ma pewną rozpuszczalność w powietrzu zewnętrznym, co utrudnia uniknięcie niewielkiej ilości rozpuszczenia powietrza; (2) urządzenie ograniczające ciśnienie oleju drugiego stopnia zwraca olej zmieszany z niewielką ilością powietrza, tworząc pianę, która gromadzi się i zwiększa szczelinę. Aby rozwiązać ten problem, wylot przewodu powrotnego oleju powinien być umieszczony jak najbliżej dalszego końca wlotu filtra oleju smarowego, aby zapobiec gromadzeniu się piany w rurociągu.
3.2 Analiza uszkodzeń zaworów gazowych, płyt zaworowych i konserwacji
Zwykle,sprężarki wodorunależy przełączyć na jednostkę zapasową i poddawać konserwacji lub inspekcji co 3 do 6 miesięcy. Szczególną uwagę należy zwrócić na zawory gazowe, ponieważ płyty zaworowe są podatne na gromadzenie się węgla, osadu olejowego lub kurzu, a sprężyny zaworów gazowych mogą pęknąć. Korek ciśnieniowy zaworu gazowego ma kilka śrub górnych; podczas konserwacji śruby te należy poluzować i umieścić w czystym pojemniku lub bezpyłowej ściereczce. Następnie należy poluzować śruby i nakrętki na górze korka ciśnieniowego zaworu gazowego, pozostawiając dwie śruby i nakrętki ukośne, aż gaz nie będzie wydostawał się z cylindra, a następnie usunąć je wszystkie. Na koniec należy zdjąć korek ciśnieniowy i korek dociskowy płyty zaworowej, delikatnie wyciągnąć płytę zaworową i wyczyścić wszelkie możliwe plamy oleju lub osad w celu kontroli materiału. Wszystkie zawory gazowe należy poddać próbie ciśnieniowej azotem przed montażem, aby upewnić się, że nie ma wycieków. Szczegóły dotyczące analizy uszkodzeń płyty zaworowej i metod obsługi przedstawiono w Tabeli 4.
Tabela 4: Analiza uszkodzeń płyt zaworowych i metody postępowania
3.3 Blok cylindrów
Gładkość i smarowanie ścianki cylindra są kluczowe. Gdy tłok porusza się szybko posuwisto-zwrotnie w cylindrze, jeśli wodór zawiera pył lub cząstki stałe, ścianka cylindra może zostać porysowana lub wyżłobiona, co potencjalnie może prowadzić do awarii cylindra. Jeśli rysy lub wyżłobienia są niewielkie, można je wygładzić za pomocą półokrągłego kamienia do ostrzenia. W przypadku poważniejszych rys lub wyżłobień, gdzie długość rowka przekracza 1/4 obwodu cylindra, a szerokość rowka jest większa niż 3 mm, a głębokość większa niż 0.4 mm, wymagane jest rozwiercenie cylindra. Rozwiercanie jest powszechnym zabiegiem w przypadku poważnego zużycia, nieznacznie zwiększając średnicę cylindra, ale nie przekraczając 2% pierwotnej średnicy projektowej, przy czym zmniejszenie grubości ścianki nie przekracza 1/12 pierwotnej grubości. Po rozwierceniu wybierz tłoki i pierścienie tłokowe, które pasują do nowej średnicy cylindra, aby zapewnić odpowiedni luz.
3.4 Głowica krzyżowa i korbowód
Poprzeczka jest zazwyczaj kuta z wysokiej jakości stali węglowej lub stopowej, zapewniając wysoką wytrzymałość i sztywność. Łączy dolny koniec tłoczyska z małym łożyskiem końcowym korbowodu, przenosząc siłę z tłoka na korbowód i wał korbowy. Korbowód zamienia ruch posuwisto-zwrotny tłoka na ruch obrotowy wału korbowego. Poprzeczka, sworzeń poprzeczki, płyta ślizgowa i szyna prowadząca są zbiorczo znane jako zespół poprzeczki i są podatne na pękanie z powodu wysokiego ciśnienia.
Wymiana głowicy poprzecznej:
Jeśli pośrednie gniazdo zostało usunięte z korpusu, poprzeczkę można wymienić, wyjmując ją z kołnierza przyłączeniowego. Jeśli pośrednie gniazdo jest integralne z korpusem, wymianę poprzeczki można wykonać przez otwory pomiarowe w korpusie.
Podczas wymiany okna należy przesunąć poprzeczkę do środka okna (tj. do środka ścieżki przesuwu poprzeczki), obrócić ją o 90 stopni wzdłuż osi, aby wyrównać górną i dolną ścieżkę przesuwu z dwoma bokami okna, a następnie równolegle przesunąć ją poza okno w celu naprawy lub wymiany.
Podczas naprawy należy unikać uszkodzenia powierzchni roboczej ścieżki ślizgowej, wyrównać z portem prowadzącym i upewnić się, że prześwit spełnia określone wymagania.
Wymiana dużego łożyska końcowego korbowodu:
(1) Za pomocą urządzenia obrotowego ustaw czop wału korbowego u góry i zabezpiecz go, aby zapobiec przesuwaniu się i wypadkom.
(2) Najpierw wyjmij śruby korbowodu z dolnej części, użyj śrub pierścienia podnoszącego, aby zawiesić pokrywę korbowodu, następnie wyjmij górne śruby korbowodu i podnieś pokrywę i łożysko razem ze śrubami pierścienia podnoszącego.
(3) Powoli obróć wał korbowy za pomocą urządzenia obrotowego, aby oddzielić korbowód od czopu wału korbowego, a następnie wyjmij korbowód w celu wymiany.
(4)Wymień parami łożyska korbowodu.
(5) Wykonać badanie nieniszczące śrub korbowodu.
(6)Obecnie łożyska korbowodu są zazwyczaj standardowymi łożyskami cienkościennymi, nie wymagającymi skrobania. Luz łożysk korbowodu powinien ściśle spełniać wymagania projektowe.
Wymiana małego łożyska końcowego korbowodu:
(1) Najpierw zdejmij nakrętkę mocującą sworznia pozycjonującego i wyjmij sworzeń pozycjonujący. Za pomocą okrągłego pręta wypchnij sworzeń poprzeczki z jednego końca, aby oddzielić poprzeczkę od korbowodu. Następnie zdejmij korbowód z pokrywy silnika i przejdź do wymiany łożyska małego końca, chroniąc ścieżkę ślizgu.
(2)Podczas wymiany wyciśnij stare łożysko z małego końca korbowodu i wciśnij nowe łożysko.
3.5 Wał korbowy
Stożek i owalność czopu głównego i czopu wału korbowego powinny być<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.
Wymiana łożyska głównego:
(1) Zdejmij boczną osłonę korpusu maszyny i boczne osłony końcowe, a następnie rozdziel połączenia wału korbowego i silnika. Następnie poluzuj rurę oleju smarującego i pokrywę łożyska głównego, aby zdjąć dolną panewkę łożyska głównego.
(2) Umieść podnośnik pod wałem korbowym w odpowiednich pozycjach (utrzymując go w równowadze), podnieś wał korbowy o około 0.1–0.2 mm i użyj okrągłego pręta lub innych odpowiednich narzędzi, aby wyjąć dolną panewkę łożyska głównego z gniazda łożyska. Podobnie włóż nową dolną panewkę do gniazda łożyska.
(3) Zamontuj nową górną panewkę łożyska głównego i pokrywę w gnieździe łożyska i dokręć śruby łożyska zgodnie z wymaganiami.
(4)Łożyska główne wykonane parami należy wymieniać parami.
(5) Wyreguluj luz między dużym łożyskiem końcowym a czopem wału korbowego za pomocą podkładek dla łożysk o grubych ściankach. W przypadku łożysk o cienkich ściankach zeskrob, jeśli luz jest zbyt mały; wymień, jeśli jest zbyt duży.
(6) Zmierz luz promieniowy metodą ciśnienia ołowianego, a luz osiowy za pomocą szczelinomierzy lub odejmując średnice otworu łożyska i wału.
(7)Luz promieniowy powinien wynosić 0.8‰–1.2‰ średnicy czopa.
(8) W przypadku wymagań specyficznych dla danej konstrukcji luz łożyska głównego powinien ściśle odpowiadać wartościom projektowym sprężarki.
4. Wniosek
W procesach produkcji chemicznej wykorzystujących wodór jako surowiec, sprężarka wodoru jest podstawowym elementem wyposażenia do reakcji chemicznych. Dlatego należy ustalić dobrze zaplanowany harmonogram konserwacji, obejmujący regularne kontrole jednostek zapasowych i prace konserwacyjne zgodnie z wymaganiami producenta po przejściu na sprężarkę zapasową. Ponadto należy regularnie sprawdzać układ oleju smarowego i czyścić filtry pierwotne i wtórne. Podczas inspekcji należy użyć stetoskopu, aby sprawdzić, czy w różnych segmentach sprężarki nie słychać nieprawidłowych dźwięków, aby ustalić, czy żeliwny blok cylindrów, wał korbowy, korbowody itp. działają prawidłowo. W niniejszym dokumencie przeanalizowano i podsumowano zasady działania, klasyfikacje i typowe awariesprężarki wodoru, zapewniając doradztwo operacyjne dla przemysłu chemicznego, poprawiając poziom działania, zarządzania i konserwacjisprężarki wodoru, zapewniając stabilną pracę, ograniczając straty spowodowane przestojami i maksymalizując korzyści ekonomiczne dla przedsiębiorstw.
Zastrzeżenie:
1. Część informacji graficznych i tekstowych pochodzi z Internetu i oficjalnych kont WeChat, a ich celem jest udostępnienie większej ilości informacji.
2. Podane informacje służą wyłącznie celom edukacyjnym i informacyjnym i nie oznaczają poparcia dla wyrażonych poglądów. Nie udziela się żadnych gwarancji dotyczących dokładności, wiarygodności lub kompletności informacji.
3. Jeśli masz wątpliwości dotyczące treści, praw autorskich lub innych kwestii, skontaktuj się z nami w ciągu 30 dni w celu usunięcia treści.