Bežné chyby a analýzaVodíkové kompresory
Abstrakt:
Vodíkové kompresoryzohrávajú kľúčovú úlohu v procesoch, ako je rafinácia ropy a preprava plynu syntézy metanolu v uhoľnom chemickom priemysle. Ak dôjde k poruche vodíkového kompresora, môže to viesť k odstaveniu závodu alebo dokonca k úniku plynu, požiarom a výbuchom, čo spôsobí značné ekonomické straty. Tento dokument sa zameriava na piestové kompresory používané na prepravu plynného vodíka, poskytuje podrobnú analýzu bežných prevádzkových problémov a ponúka zodpovedajúce odporúčania na údržbu. Cieľom týchto poznatkov je pomôcť manažérom bezpečnosti a prevádzkovateľom zariadení v chemických podnikoch.
Pri rozsiahlych chemických procesoch mnohé reakcie plyn-plyn, plyn-kvapalina alebo plyn-tuhá látka vyžadujú podmienky vysokého tlaku, vďaka čomu sú kompresory široko používané. Medzi nimi sú piestové kompresory jedným z najbežnejších typov. Piestové kompresory ponúkajú vysokú účinnosť kompresie a silnú prispôsobivosť a môžu byť navrhnuté pre aplikácie s nízkym, stredným, vysokým a ultra vysokým tlakom (nad 350 MPa). Pri konštantných otáčkach zostáva výtlačný objem piestových kompresorov relatívne stabilný napriek kolísaniu výtlačného tlaku. Avšak piestové kompresory majú zložitú štruktúru a množstvo komponentov, vďaka čomu sú náchylné na poruchy, ak nie sú správne prevádzkované alebo udržiavané.
V chemickom priemysle, aby sa zabezpečil normálny priebeh chemických reakcií využívajúcich vodík ako surovinu, sa vodík zvyčajne stláča na vysoké tlaky, čo si vyžaduje použitie piestových kompresorov určených predovšetkým na prepravu vodíka. Napríklad v priemysle syntézy amoniaku je vstupný tlak zmesi vodík-dusík 0,03 MPa a po 6-7 stupňoch kompresie dosiahne konečný výtlačný tlak 31,4 MPa. V procese výroby metanolového syntézneho plynu v uhoľno-chemickom priemysle je vstupný tlak zmesi vodíka a oxidu uhličitého 2,5 MPa a po viacerých stupňoch kompresie konečný výstupný tlak dosiahne 5-10 MPa (nízkotlaková metóda ) alebo 35 MPa (vysokotlaková metóda).
1.Princíp práce a klasifikáciaVodíkové kompresory
1.1 Princíp práce
Konštrukcia vodíkového kompresora je pomerne zložitá, pričom jeho schematický diagram je znázornený na obrázku 1. Medzi kľúčové komponenty patrí liatinový valec, liatinová vložka valca, liatinová hlava valca, liatinový kľukový hriadeľ, ojnica, krížová hlava (vrátane posúvača krížovej hlavy) , tesnenie, piest (vrátane piestnych krúžkov), krúžky na stieranie oleja, ojnica piesta z nehrdzavejúcej ocele a plynový ventil z nehrdzavejúcej ocele. Okrem toho existujú niektoré pomocné zariadenia, ako sú plynové filtre, nárazníky a potrubia na mazací olej.
Podobne ako iné piestové kompresory, vodíkový kompresor zahŕňa tri hlavné procesy: nasávanie, kompresiu a výfuk. Kľukový hriadeľ, poháňaný elektromotorom, pohybuje krížovou hlavou, ojnicou piestu a piestom tam a späť vo valci. Plyn je stlačený piestom a nakoniec vytlačený cez plynový ventil.
Obrázok 1: Schematický diagram konštrukcie vodíkového kompresora
1.2 Klasifikácia
Vodíkové kompresorysú klasifikované na základe rozsahu výtlačného objemu a výtlačného tlaku. Konkrétne kategórie sú uvedené v tabuľke 1.
Tabuľka 1: KlasifikáciaVodíkové kompresory
Na základe relatívnej polohy základnej roviny a osi valca,vodíkové kompresorymôžu byť tiež rozdelené na horizontálne kompresory (základná rovina je rovnobežná s osou valca, hlavne vrátane protiľahlého typu, jednostranného typu a typu symetrického vyváženia), vertikálne kompresory (základná rovina je kolmá na os valca) a uhlové kompresory (základná rovina zviera určitý uhol so smerom osi valca).
Vertikálne kompresory a horizontálne kompresory s valcami na jednej strane kľukového hriadeľa sú vhodné pre podmienky s malým objemom plynu. Medzi horizontálnymi kompresormi je typ symetrického vyváženia široko používaný a je jednou z najlepších volieb pre stredné a veľké piestové kompresory. Tento typ kompresora má viacero valcov rovnomerne rozmiestnených na oboch stranách kľukového hriadeľa, ktoré zvierajú so smerom osi valca uhol 180 stupňov. Protiľahlé kompresory sú vhodné pre vysokotlakové stláčanie plynu, zatiaľ čo uhlové kompresory sú vhodné pre malé až stredne veľké kompresory. Uhlové kompresory možno ďalej rozdeliť na rôzne typy na základe uhla, ako napríklad typ W (uhol 60 stupňov), typ L (uhol 90 stupňov) a typ ventilátora (uhol 40 stupňov).
2. Model vodíkového kompresora a význam písmen
Na uľahčenie rýchlej identifikácie konštrukčných prvkov kompresora, objemového prietoku, pracovného tlaku a ďalších informácií,vodíkové kompresory, podobne ako iné bežné chemické dynamické zariadenia, majú určené čísla modelov, pričom každé písmeno predstavuje iný význam. Schematický diagram modelu vodíkového kompresora je znázornený na obrázku 2.
Obrázok 2: Schematický diagram modelu vodíkového kompresora
Na obrázku 2 sa "rozdiel" na konci čísla modelu používa predovšetkým na rozlíšenie medzi typmi kompresorov, ktoré sú vo všeobecnosti reprezentované kombináciou písmen a číslic. "Tlak" sa vzťahuje na pretlak nominálneho výtlačného tlaku po stlačení plynu kompresorom, meraný pri štandardnom atmosférickom tlaku. "Nominálny objemový prietok" sa vzťahuje na prietok plynu vypúšťaného kompresorom, vypočítaný na základe podmienok v štandardnej polohe nasávania (tlak, teplota, zloženie plynu). „Štruktúra“ a „vlastnosti“ vodíkového kompresora predstavujú štruktúru a špecifické charakteristiky kompresora s významom jednotlivých písmen podrobne popísaných v tabuľkách 2 a 3.
Tabuľka 2: Písmená a významy konštrukcie vodíkového kompresora
Tabuľka 3: Písmená a významy vlastností vodíkového kompresora
3. Bežné zlyhaniaVodíkové kompresory
Vodíkové kompresorymajú vysoké požiadavky na presnosť výroby a údržbu. Keď vodíkový kompresor pracuje pod motorovým pohonom, kľukový hriadeľ sa rýchlo otáča a pohybuje tam a späť. Jeden koniec kľukového hriadeľa a ojnice je pripojený ku komponentu krížovej hlavy, ktorý sa tiež vratne pohybuje vo vedení pôsobením kľukového hriadeľa a ojnice, čím nakoniec poháňa piest, aby sa vratne pohyboval a stláčal vodík (alebo zmesový plyn obsahujúci vodík). Pri dlhotrvajúcom vratnom pohybe kľukového hriadeľa, ojnice a komponentov krížovej hlavy sú však tieto diely náchylné na opotrebovanie. Silné opotrebovanie môže ovplyvniť kvalitu prevádzky, čo si vyžaduje včasnú detekciu a odstavenie z dôvodu údržby, aby sa zabezpečila bezpečná a stabilná prevádzka vodíkového kompresora.
3.1 Poruchy systému mazacieho oleja a analýza príčin
Najčastejším problémom so systémom mazacieho oleja vodíkového kompresora je nízky tlak oleja. Počas normálnej prevádzky je mazací olej natlakovaný olejovým čerpadlom a privádzaný do filtra prvého stupňa, potom prechádza vonkajším chladičom mazacieho oleja a filtrom druhého stupňa a je rozdelený do troch trás. Prvá cesta smeruje k tlakomeru kompresorového oleja (vrátane diaľkových a miestnych meračov); druhá cesta dosahuje malú časť ojničného ložiska na zabezpečenie mazania; a tretia cesta ide do kompenzačného čerpadla, aby sa zabránilo úniku obmedzovača tlaku oleja.
Pri bežnej údržbe systému mazacieho oleja je prvým krokom vizuálna kontrola každého systému olejového potrubia, najmä statických tesniacich bodov v potrubí. Ak sa zistia netesnosti alebo olejové škvrny, unikajúce olejové vedenie by sa malo utiahnuť. Počas normálnej prevádzky vodíkového kompresora je systém mazacieho oleja vždy v podtlakovom stave, čo sťažuje zistenie zníženého tlaku oleja. Na presné určenie sú potrebné podrobné kontroly statických tesniacich bodov na olejových potrubiach a všetky potenciálne netesné potrubia by sa mali vymeniť, aby sa eliminovali potenciálne riziká. Okrem toho je potrebné prísne kontrolovať kvalitu mazacieho oleja, pretože obsah vody a hladiny kovových iónov môžu urýchliť degradáciu oleja. Ak obsah nekondenzovateľných plynov v oleji prekročí normu, môže dôjsť ku kolísaniu tlaku oleja. Kontrolou prívodného vedenia mazacieho oleja a medzery medzi dutinou filtra druhého stupňa a olejovým chladičom je možné posúdiť úroveň kondenzácie plynu v olejovom vedení – väčšie medzery naznačujú väčšiu kondenzáciu. Dva bežné dôvody kondenzácie sú: (1) mazací olej má určitú rozpustnosť pre vonkajší vzduch, čo sťažuje zabránenie rozpusteniu malého množstva vzduchu; (2) zariadenie na obmedzovanie tlaku oleja druhého stupňa vracia olej zmiešaný s malým množstvom vzduchu a vytvára penu, ktorá sa hromadí a zväčšuje medzeru. Na vyriešenie tohto problému by mal byť výstup vratného olejového potrubia umiestnený čo najbližšie k vzdialenému koncu vstupu filtra mazacieho oleja, aby sa zabránilo koncentrácii peny v potrubí.
3.2 Analýza porúch plynového ventilu, platne ventilu a údržby
zvyčajnevodíkové kompresoryby sa mali prepnúť do pohotovostnej jednotky a každé 3 až 6 mesiacov podstúpiť údržbu alebo kontrolu. Osobitná pozornosť by sa mala venovať plynovým ventilom, pretože ventilové dosky sú náchylné na hromadenie uhlíka, nahromadenie olejového kalu alebo prachu a pružiny plynových ventilov sa môžu zlomiť. Tlakový uzáver plynového ventilu má niekoľko horných skrutiek; pri údržbe treba tieto skrutky povoliť a umiestniť do čistej nádoby alebo bezprašnej handričky. Potom by sa skrutky a matice na vrchu tlakového uzáveru plynového ventilu mali povoliť, ponechať dve diagonálne skrutky a matice, kým z valca neunikne žiadny plyn, a potom ich všetky odstrániť. Nakoniec odstráňte tlakovú čiapočku a prítlačnú čiapočku ventilovej dosky, jemne vytiahnite ventilovú dosku a vyčistite všetky možné olejové škvrny alebo kal na kontrolu materiálu. Všetky plynové ventily by sa mali pred inštaláciou podrobiť tlakovej skúške dusíkom, aby sa zabezpečilo, že nedochádza k úniku. Podrobnosti o analýze zlyhania dosky ventilu a metódach manipulácie sú uvedené v tabuľke 4.
Tabuľka 4: Analýza zlyhania platne ventilu a metódy manipulácie
3.3 Blok valcov
Rozhodujúca je hladkosť a mazanie steny valca. Keď sa piest vo valci rýchlo pohybuje tam a späť, ak vodík obsahuje prach alebo častice, stena valca sa môže poškriabať alebo ryhovať, čo môže viesť k poruche valca. Ak sú ryhy alebo ryhy menšie, je možné ich vyhladiť polguľatým brúsnym kameňom. Pre vážnejšie škrabance alebo drážky, kde dĺžka drážky presahuje 1/4 obvodu valca a šírka drážky je väčšia ako 3 mm a hĺbka väčšia ako 0.4 mm, je potrebné vyvŕtanie valca. Vŕtanie je bežnou liečbou pri silnom opotrebovaní, pričom sa priemer valca mierne zväčšuje, ale nepresahuje 2 % pôvodného konštrukčného priemeru, pričom hrúbka steny nie je väčšia ako 1/12 pôvodnej hrúbky. Po vyvŕtaní vyberte piesty a piestne krúžky, ktoré zodpovedajú novému priemeru valca, aby ste zaistili správnu vôľu.
3.4 Krížová hlava a ojnica
Krížová hlava je zvyčajne kovaná z vysoko kvalitnej uhlíkovej alebo legovanej ocele, ktorá poskytuje vysokú pevnosť a tuhosť. Spája spodný koniec piestnice s malým koncovým ložiskom ojnice a prenáša silu z piestu na ojnicu a kľukový hriadeľ. Ojnica prevádza vratný pohyb piestu na rotačný pohyb kľukového hriadeľa. Krížová hlava, kolík krížovej hlavy, posuvná doska a vodiaca koľajnica sú súhrnne známe ako zostava krížovej hlavy a sú náchylné na praskanie v dôsledku vysokého tlaku.
Výmena krížovej hlavy:
Ak bolo medzisedlo odstránené z karosérie, krížovú hlavu možno vymeniť odstránením z pripojovacej príruby. Ak je medzisedlo integrálne s telom, výmenu krížovej hlavy je možné vykonať cez meracie otvory v tele.
Počas výmeny okna posuňte krížovú hlavu do stredu okna (tj do stredu posuvnej dráhy krížovej hlavy), otočte ju o 90 stupňov pozdĺž osi, aby ste zarovnali hornú a dolnú dráhu posuvu s oboma stranami okna, a potom paralelne ho vysuňte z okna na opravu a výmenu.
Pri oprave zabráňte poškodeniu pracovnej plochy posuvnej dráhy, zarovnajte ju s vodiacim portom a zabezpečte, aby vzdialenosť spĺňala špecifikované požiadavky.
Výmena veľkého koncového ložiska ojnice:
(1) Pomocou otočného zariadenia umiestnite čap kľukového hriadeľa nahor a zaistite ho, aby ste predišli skĺznutiu a nehodám.
(2) Najprv odstráňte skrutky ojnice zo spodnej časti, pomocou skrutiek zdvíhacieho krúžku zaveste uzáver ojnice, potom odstráňte horné skrutky ojnice a zdvihnite viečko a ložisko spolu so skrutkami zdvíhacieho krúžku.
(3) Pomaly otáčajte kľukovým hriadeľom pomocou otočného zariadenia, aby ste oddelili ojnicu od čapu kľukového hriadeľa a odstráňte ojnicu na výmenu.
(4) Ojničné ojničné ložiská vymeňte v pároch.
(5) Vykonajte nedeštruktívne testovanie skrutiek ojnice.
(6) V súčasnosti sú ojničné ojničné ložiská zvyčajne štandardné tenkostenné ložiská, ktoré nevyžadujú škrabanie. Vôľa veľkých ložísk by mala prísne spĺňať konštrukčné požiadavky.
Výmena malého koncového ložiska ojnice:
(1) Najprv odstráňte upínaciu maticu polohovacieho kolíka a vyberte polohovací kolík. Pomocou okrúhlej tyče vytlačte kolík krížovej hlavy z jedného konca, aby ste oddelili krížovú hlavu od ojnice. Potom odstráňte ojnicu z krytu motora a pokračujte vo výmene malého koncového ložiska, čím sa zabezpečí ochrana klznej dráhy.
(2) Počas výmeny vytlačte staré ložisko z malého konca ojnice a zatlačte nové ložisko.
3.5 Kľukový hriadeľ
Kužeľ a oválnosť hlavného čapu a čapu kľukového hriadeľa by mali byť<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.
Výmena hlavného ložiska:
(1) Odstráňte bočný kryt tela stroja a koncové bočné kryty a oddeľte spoje kľukového hriadeľa a motora. Potom uvoľnite rúrku mazacieho oleja a kryt hlavného ložiska, aby ste odstránili spodný plášť hlavného ložiska.
(2)Umiestnite zdvihák pod kľukový hriadeľ vo vhodných pozíciách (udržiavajte ho vyvážený), zdvihnite kľukový hriadeľ približne o 0.1–0.2 mm a pomocou kruhovej tyče alebo iného vhodného nástroja odstráňte spodný plášť hlavného ložiska zo sedla ložiska. Podobne vložte nový spodný plášť do sedla ložiska.
(3) Nainštalujte nový horný plášť hlavného ložiska a kryt do sedla ložiska a podľa potreby zaistite skrutky ložiska.
(4)Hlavné ložiská vyrobené v pároch sa musia vymeniť v pároch.
(5) Upravte vôľu medzi veľkým koncovým ložiskom a čapom kľukového hriadeľa pomocou podložiek pre hrubostenné ložiská. V prípade tenkostenných ložísk zoškrabte, ak je vôľa príliš malá; vymeňte, ak je príliš veľký.
(6) Zmerajte radiálnu vôľu pomocou metód tlaku olova a axiálnu vôľu pomocou spáromerov alebo odčítaním priemerov ložiskového otvoru a hriadeľa.
(7) Radiálna vôľa by mala byť 0,8‰–1,2‰ priemeru čapu.
(8) V prípade požiadaviek špecifických pre konštrukciu by sa mala vôľa hlavného ložiska prísne riadiť konštrukčnými hodnotami kompresora.
4. Záver
V procesoch chemickej výroby, pri ktorých sa ako surovina používa vodík, je vodíkový kompresor základným zariadením pre chemické reakcie. Preto by sa mal zostaviť dobre naplánovaný plán údržby vrátane pravidelných kontrol záložných jednotiek a údržbárskych prác podľa požiadaviek výrobcu po prechode na záložný kompresor. Okrem toho je potrebné pravidelne kontrolovať systém mazacieho oleja a čistiť primárne a sekundárne filtre. Počas kontrol použite stetoskop na kontrolu abnormálnych zvukov v rôznych segmentoch kompresora, aby ste zistili, či liatinový blok valca, kľukový hriadeľ, ojnice atď. fungujú normálne. Tento článok analyzuje a sumarizuje pracovné princípy, klasifikácie a bežné zlyhaniavodíkové kompresory, poskytovanie prevádzkového usmernenia pre chemický priemysel, zlepšenie prevádzky, riadenia a úrovne údržbyvodíkové kompresory, zabezpečenie stabilnej prevádzky, zníženie strát spôsobených prestojmi a maximalizácia ekonomických výhod pre podniky.
Vylúčenie zodpovednosti:
1. Niektoré grafické a textové informácie pochádzajú z internetu a oficiálnych účtov WeChat so zámerom zdieľať ďalšie informácie.
2. Poskytnuté informácie slúžia len na vzdelávacie a referenčné účely a neznamenajú schválenie vyjadrených názorov. Neposkytujeme žiadne záruky týkajúce sa presnosti, spoľahlivosti alebo úplnosti informácií.
3. Ak máte obavy týkajúce sa obsahu, autorských práv alebo iných problémov, kontaktujte nás do 30 dní a požiadajte o odstránenie.