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        合成氨往復(fù)式循環(huán)機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)方式改造總結(jié)

        2022-07-07 03:53:36秦末榮關(guān)銀龍王曉紅
        氮肥與合成氣 2022年7期
        關(guān)鍵詞:皮帶輪慣量減速機(jī)

        秦末榮,關(guān)銀龍,王曉紅

        (山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司, 山西晉城 048026)

        山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司是一家具有年產(chǎn)180萬(wàn)t合成氨、300萬(wàn)t尿素、36萬(wàn)t甲醇、6萬(wàn)t甲醛生產(chǎn)能力的大型煤化工企業(yè)。公司醇烴化深度凈化和氨合成裝置的循環(huán)機(jī),均采用皮帶傳動(dòng)方式,共有各種型號(hào)皮帶傳動(dòng)的循環(huán)機(jī)13臺(tái)。

        在省、市應(yīng)急管理部門(mén)組織專家現(xiàn)場(chǎng)核查時(shí),明確提出采用皮帶傳動(dòng)的循環(huán)機(jī)無(wú)法滿足GB 50160—2018 《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》5.7.7“可燃?xì)怏w壓縮機(jī)、液化烴、可燃液體泵不得使用皮帶傳動(dòng)”[1]的要求,責(zé)令限期整改。

        1 改造方案

        經(jīng)過(guò)調(diào)查和收集技術(shù)資料,決定將循環(huán)機(jī)皮帶傳動(dòng)方式改造成聯(lián)軸器直聯(lián)方式。設(shè)計(jì)2個(gè)改造方案:方案一是直接更換電機(jī),電機(jī)與循環(huán)機(jī)之間采用聯(lián)軸器連結(jié),由電機(jī)直接帶動(dòng)循環(huán)機(jī),將現(xiàn)有的8級(jí)電機(jī)改為20級(jí)電機(jī),滿足循環(huán)機(jī)的轉(zhuǎn)速要求;方案二是在不更換電機(jī)的前提下,增加減速機(jī)以滿足循環(huán)機(jī)轉(zhuǎn)速要求。綜合分析后認(rèn)為方案一改造費(fèi)用高、時(shí)間長(zhǎng)。1臺(tái)450 kW、6 kV防爆電機(jī)費(fèi)用為35萬(wàn)~40萬(wàn)元,重新做基礎(chǔ)需要長(zhǎng)時(shí)間停車,對(duì)正常生產(chǎn)造成極大影響。方案二投資少、基礎(chǔ)工作量小,不影響正常生產(chǎn),但國(guó)內(nèi)未有先例,創(chuàng)新有一定技術(shù)、安全風(fēng)險(xiǎn)。最終,決定與上海吳江大隆設(shè)備制造公司合作,采用化工廠4#(DZW-4/28.9-31.4)合成循環(huán)機(jī)為首臺(tái)循環(huán)機(jī)傳動(dòng)裝置改造方案。

        DZW-4/28.9-31.4合成循環(huán)機(jī)屬于單級(jí)、對(duì)置、雙缸、雙作用活塞往復(fù)式壓縮機(jī)。其機(jī)身由曲軸箱與中體組成,曲軸兩端采用滾動(dòng)軸承,主十字頭與副十字頭通過(guò)連接件組成整體,使左右活塞做同步運(yùn)動(dòng)[2]。由于只有1個(gè)曲拐,活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),往復(fù)慣性力對(duì)曲軸有一定沖擊,曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)受交變載荷影響,且轉(zhuǎn)動(dòng)角速度不均勻,造成設(shè)備振動(dòng)和沖擊。為此,需要安裝飛輪來(lái)平衡[3]。飛輪的慣量用來(lái)克服阻力,帶動(dòng)連桿越過(guò)上下止點(diǎn),使轉(zhuǎn)動(dòng)角速度均勻,保證設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。皮帶傳動(dòng)的循環(huán)機(jī)之所以運(yùn)行平穩(wěn),是由于大皮帶輪在帶動(dòng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)、降低運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速的同時(shí),也起到了飛輪慣量平衡的作用。

        該問(wèn)題的解決方案有兩種:一是取消循環(huán)機(jī)的大皮帶輪,重新設(shè)計(jì)加工飛輪,安裝在循環(huán)機(jī)主軸一側(cè),與減速機(jī)輸出軸聯(lián)軸器相連;二是利用現(xiàn)有的大皮帶輪改造成飛輪。通過(guò)比較,認(rèn)為保留原有大皮帶輪產(chǎn)生慣量的作用以滿足循環(huán)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性更具有合理性。首先,原大皮帶輪兩側(cè)均有支撐,受力更好。如重新制作飛輪,需懸臂安裝在循環(huán)機(jī)主軸上,循環(huán)機(jī)主軸軸承會(huì)承受很大的力。其次,保留原有大皮帶輪,不會(huì)改變循環(huán)機(jī)主軸的受力。改造措施為:循環(huán)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)位置加裝1臺(tái)直角式減速器(如果位置合適可選平行輸出軸);更換大皮帶輪軸為加長(zhǎng)軸,通過(guò)剛性聯(lián)軸器,直接與直角減速器連接;電機(jī)皮帶輪更換為剛性聯(lián)軸器,與直角減速器連接[4]。改造前后設(shè)備布置分別見(jiàn)圖1和圖2。循環(huán)機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 循環(huán)機(jī)技術(shù)參數(shù)表

        1—主電機(jī);2—小皮帶輪;3—大皮帶輪;4—皮帶;5—皮帶輪軸;6—循環(huán)機(jī)。

        1—主電機(jī);2—減速機(jī)高速聯(lián)軸器;3—減速機(jī);4—減速機(jī)低速軸聯(lián)軸器;5—飛輪加長(zhǎng)軸;6—循環(huán)機(jī)。

        需要加工和購(gòu)買(mǎi)的備件主要有直角減速機(jī)、大皮帶加長(zhǎng)軸、主軸與減速機(jī)剛性聯(lián)軸器、減速機(jī)與電機(jī)剛性聯(lián)軸器等,總計(jì)費(fèi)用約為15萬(wàn)元。

        2 試車結(jié)果及存在問(wèn)題

        72 h試車后,循環(huán)機(jī)運(yùn)行情況見(jiàn)表2。

        表2 改造前后運(yùn)行主要參數(shù)對(duì)比表

        試車結(jié)果及存在問(wèn)題如下:

        (1) 循環(huán)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn),在啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)過(guò)程中無(wú)振動(dòng)。

        (2) 減速機(jī)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速比皮帶傳動(dòng)快6 r/min,可保證循環(huán)機(jī)打氣量要求。

        (3) 減速機(jī)傳動(dòng)電流比皮帶傳動(dòng)電流高約1A,平均耗電比皮帶傳動(dòng)高23.75 kW·h。

        (4) 循環(huán)機(jī)的減速機(jī)油溫和軸承溫度較高,需增加油冷器對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行降溫。

        3 進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)措施

        增加1臺(tái)換熱面積為4 m2的油冷器對(duì)減速機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)行降溫?,F(xiàn)正常滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),減速機(jī)油溫和減速機(jī)軸承溫度均可控制在50 ℃以下,可保證裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。

        4 結(jié)語(yǔ)

        循環(huán)機(jī)傳動(dòng)方式由皮帶傳動(dòng)改為減速機(jī)剛性聯(lián)軸器傳動(dòng)后,截至目前,循環(huán)機(jī)已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行25 d,從運(yùn)行平穩(wěn)性和安全性上均達(dá)到了要求。同時(shí),單臺(tái)設(shè)備投資約為15萬(wàn)元,比更換電機(jī)費(fèi)用(大約37萬(wàn)元)減少22萬(wàn)元。如果對(duì)13臺(tái)循環(huán)機(jī)全部改造,總共節(jié)約286萬(wàn)元,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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