邱靈

摘 要：介紹了一個(gè)煤氣壓縮機(jī)氣缸無(wú)油改造的實(shí)例，主要通過將鑄鐵部件全部換為填充聚四氟乙烯材質(zhì)，形成無(wú)油結(jié)構(gòu)，獲得較好的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)；無(wú)油；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.055

1 引言

我車間焦?fàn)t煤氣變壓吸附站制氫裝置生產(chǎn)的高純氫氣主要供罩式退火爐作為保護(hù)氣體，高純氫氣能否正常供應(yīng)直接影響冷軋板材的生產(chǎn)。

焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫裝置包括煤氣壓縮工序、預(yù)處理工序、PSA變壓吸附工序和氫氣凈化工序。其中焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)是整套制氫裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，起著將焦?fàn)t煤氣加壓至工藝規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以及維持變壓吸附制氫系統(tǒng)的工作壓力的作用[1]。

2 現(xiàn)狀

我單位二期焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫裝置配套使用的D-35/0.1-17型壓縮機(jī)，為氣缸有油潤(rùn)滑設(shè)計(jì)，與無(wú)油潤(rùn)滑相比，其優(yōu)點(diǎn)為：摩擦損失功率相對(duì)較小，活塞環(huán)導(dǎo)熱性能好，氣密性好。但也有非常明顯的缺點(diǎn)：對(duì)潤(rùn)滑油的依賴性高，壓縮氣體含油。壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，由一臺(tái)滴油式注油器通過分布在氣缸內(nèi)壁上的注油孔向氣缸注油。一旦注油孔堵塞或其它原因造成注油量不足，就會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)潤(rùn)滑效果降低，進(jìn)而加劇磨損，產(chǎn)生故障，影響生產(chǎn)[1]。

含油壓縮氣體進(jìn)入預(yù)處理塔、除油塔，會(huì)降低吸附劑使用壽命，增加制氫系統(tǒng)檢修時(shí)間。目前二期預(yù)處理塔、除油塔的吸附劑均為1年1換，采購(gòu)及外委檢修費(fèi)用高，檢修時(shí)間長(zhǎng)，且作業(yè)時(shí)需人員進(jìn)入塔內(nèi)取鋪吸附劑層間鋼絲網(wǎng)，具有一定的危險(xiǎn)性。

3 方案擬定

活塞環(huán)是壓縮機(jī)的主要密封件，又是重要的運(yùn)動(dòng)摩擦件，也是關(guān)鍵的易損件之一。它的壽命和性能關(guān)系到生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)量和效益，影響系統(tǒng)的生產(chǎn)秩序。填充聚四氟乙烯活塞環(huán)是無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)常采用的材質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)是壓縮氣體不受污染，缺點(diǎn)是填充聚四氟乙烯機(jī)械強(qiáng)度受限，摩擦功率、泄漏量相對(duì)較大。因此，在工藝氣體純度要求不很高的情況下，特別是在高壓力差時(shí)，可采用少油潤(rùn)滑方式彌補(bǔ)上述缺陷，即活塞環(huán)采用填充聚酰胺材質(zhì)的少量潤(rùn)滑油潤(rùn)滑方式。該方式綜合性能較好，可獲得較好的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并可節(jié)省潤(rùn)滑油。

我車間一期焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫裝置配套使用的氣缸無(wú)油潤(rùn)滑煤壓機(jī)采用的就是填充聚四氟乙烯活塞環(huán)，使用情況良好。經(jīng)過與廠家溝通，初步擬定方案為將原鑄鐵活塞環(huán)支承環(huán)改為填充聚四氟乙烯材質(zhì)。

4 支承環(huán)和活塞環(huán)設(shè)計(jì)

4.1 支承環(huán)設(shè)計(jì)

無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)支承環(huán)比壓不超過0.035N/mm2，支承環(huán)寬度計(jì)算公式如下，各級(jí)支承環(huán)寬度計(jì)算結(jié)果見表1：

式中： G ---活塞部件重量-活塞桿重量+活塞桿重量/2kg

D --- 缸徑mm

計(jì)算結(jié)果證明：各級(jí)活塞支承環(huán)寬度滿足無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)活塞設(shè)計(jì)要求。

4.2 活塞環(huán)設(shè)計(jì)

活塞環(huán)數(shù)量計(jì)算公式如下，計(jì)算和設(shè)計(jì)結(jié)果見表2。

式中：

計(jì)算結(jié)果證明：各級(jí)活塞環(huán)數(shù)量滿足無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)活塞設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果：在原有活塞總體尺寸不變的情況下，各級(jí)活塞環(huán)支承環(huán)設(shè)計(jì)滿足無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)設(shè)計(jì)要求，活塞可以正常使用，可以進(jìn)行改造。其余尺寸由廠家進(jìn)行核算并負(fù)責(zé)制造供貨。

5 實(shí)施效果

改造完成后，基本可實(shí)現(xiàn)煤壓機(jī)氣缸的無(wú)油化運(yùn)行，僅在排氣量稍有不足時(shí)打開壓力較高的三級(jí)氣缸注油孔進(jìn)行注油。8月完成后，4#煤壓機(jī)9～11月記錄機(jī)時(shí)產(chǎn)量峰值875.6 m3/h，基本與未進(jìn)行改造的3#煤壓機(jī)持平，并節(jié)約潤(rùn)滑油約145kg約一桶。

目前二期制氫系統(tǒng)預(yù)處理塔、除油塔填料更換周期為1年1次，在原料氣情況不變的情況下，參照配套使用無(wú)油煤壓機(jī)的一期制氫系統(tǒng)的填料更換周期情況，改造后預(yù)計(jì)可延長(zhǎng)為2年1次。預(yù)計(jì)可節(jié)約填料采購(gòu)費(fèi)用13.3萬(wàn)元，外委檢修費(fèi)用1.2萬(wàn)元，共14.5萬(wàn)元。壓縮機(jī)和制氫系統(tǒng)的運(yùn)行周期得到了很大的提高，為制氫安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供了有力的保證。

6 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)壓縮機(jī)氣缸的無(wú)油化改造，將有油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)中易磨損的活塞環(huán)支承環(huán)等鑄鐵部件全部換為填充聚四氟乙烯材質(zhì)，形成無(wú)油結(jié)構(gòu)，再輔以極少量的油潤(rùn)滑，既降低了設(shè)備故障率又降低了潤(rùn)滑油消耗量。改用活塞環(huán)材質(zhì)為填充聚四氟乙烯，并在減少近一半潤(rùn)滑油量的條件下運(yùn)行，效果良好。與有油潤(rùn)滑相比，潤(rùn)滑油對(duì)氣體和吸附劑的污染程度有大幅度降低，可以節(jié)省大量的運(yùn)行維護(hù)成本和檢修時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1]張鵬飛，張彩麗.2D 12-41.7/17型活塞式焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)無(wú)油化改造[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2013（03）.

[2]邢萬(wàn)坤，邢雪.工藝用壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)探討[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2013（04）.

[3]朱圣東.無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：l8-2l.