李 健

（潞安化工煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046200）

引言

富甲烷氣尾氣壓縮機(jī)為6M50-361/24-BX 對動平衡型往復(fù)壓縮機(jī)，采用氣缸水冷、壓力循環(huán)潤滑、電機(jī)拖動，各列氣缸水平布置并分布在曲軸兩側(cè)。在氣體管路上設(shè)計一回一、三回一旁通回路調(diào)節(jié)，采用Ⅲ級排出管路與Ⅰ級吸入管路連通的方式，通過旁通管路將部分氣體返回至Ⅰ級，在各級壓力、溫度均不變的情況下工作，實現(xiàn)無級連續(xù)調(diào)節(jié)氣量。采用Ⅰ級排出管路與Ⅰ級吸入管路連通的方式，作為壓縮機(jī)啟動時卸荷使用。

1 富甲烷氣壓縮機(jī)運行氣閥溫度高問題分析

富甲烷氣尾氣壓縮機(jī)6M50-361/24-BX 為三級壓縮，原機(jī)組氣體管路上未設(shè)計二回一加之富甲烷氣氣體組分較設(shè)計值偏重，實際運行壓比已經(jīng)遠(yuǎn)超過設(shè)計，導(dǎo)致Ⅱ級進(jìn)氣溫度低于設(shè)計溫度的情況下，排氣溫度依然超過理論溫度，實際壓比更大等問題。

1.1 設(shè)計數(shù)據(jù)及實際運行數(shù)據(jù)對比（見表1）

表1 設(shè)計數(shù)據(jù)及實際運行數(shù)據(jù)對比

1.2 二級進(jìn)氣按實際數(shù)據(jù)計算（見表2）

表2 二級進(jìn)氣按實際數(shù)據(jù)計算

根據(jù)上述分析可以看出，由于實際工況的改變及氣體組分的變化，氣閥并沒有達(dá)到最佳狀態(tài)，尤其二級進(jìn)氣閥，嚴(yán)重偏離設(shè)計，閥片啟閉不符合運動規(guī)律，吸氣閥蓋側(cè)θ2xg/θ1=0，吸氣閥蓋側(cè)θ2xg/θ3x=0，吸氣閥軸側(cè)θ2xz/θ1=0，吸氣閥軸側(cè)θ2xz/θ3p=0。有必要對氣閥進(jìn)行合理的改造。θ2/θ1＞3.5，θ2/θ3＜0.7 才能滿足閥片的運動規(guī)律及壽命，經(jīng)計算，二級進(jìn)排氣彈簧應(yīng)力分別為65MPa、74MPa，均大于35MPa，最大剪切應(yīng)力455MPa、370 MPa，均大于350 MPa。

2 富甲烷氣壓縮機(jī)氣閥閥片活性炭堆積問題分析

富甲烷氣壓縮機(jī)前端工藝為成都華西研究所設(shè)計的PSA 吸附塔制氫工藝（系統(tǒng)抽真空為水環(huán)真空泵抽真空），因此系統(tǒng)帶入壓縮機(jī)的活性炭粉末及水汽多，在使用過程中，壓縮機(jī)二、三級氣閥使用壽命不穩(wěn)定，出現(xiàn)閥片、彈簧損壞現(xiàn)象，一般運行周期為1 個月左右，造成檢修、切機(jī)頻繁、備件消耗量大等情況。

原因初步分析，認(rèn)為：

1）氣閥密封面附著大量雜質(zhì)，導(dǎo)致氣閥密封面密封性能失效，引起漏氣現(xiàn)象發(fā)生；

2）氣閥閥座、升程限制器表面較多黏性物質(zhì)附著，尤其是在閥片導(dǎo)向處附著后，會導(dǎo)致閥片卡澀，脹死情況發(fā)生；

3）彈簧出現(xiàn)了斷裂的情況，考慮是否由于存在含飽和水的酸性液態(tài)腐蝕。

3 氣閥改造方案

根據(jù)富甲烷氣壓縮機(jī)組目前的運行效果及氣閥失效形式進(jìn)行推斷，圓弧環(huán)狀閥型的結(jié)構(gòu)更適合該工況下機(jī)組的使用。該閥型主要特點是相對于原始平面密封面，升級為弧狀密封面，氣體不需要像平面閥經(jīng)過兩次90°折轉(zhuǎn)，氣體的壓力損失小，氣體介質(zhì)的流量系數(shù)得到顯著提高，同時雜質(zhì)、硬顆粒物不容易附著在密封面上，通過性得到提升。流通面積增加，減小局部阻力損失，控制因氣閥的阻力損失造成的壓比增加，從而降低排氣溫度。

具體改造內(nèi)容如下：

1）由平面密封結(jié)構(gòu)改造為環(huán)狀型面閥結(jié)構(gòu)，提升氣閥抗雜質(zhì)性能，使雜質(zhì)不容易附著，密封面對比示意圖見圖1。

圖1 密封面對比示意圖

2）對氣閥表面，彈簧表面進(jìn)行噴涂特氟龍?zhí)幚恚嵘砻娴牟火ば裕?/p>

3）對彈簧的材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)，采用高鎳合金彈簧，提升彈簧的抗腐蝕性能。

4 改造前后效果比較

從表3 中可以直觀地看出，改造前二級最高排氣溫度158.2 ℃，最低排氣溫度155.7 ℃；改造后二級最高排氣溫度133.2 ℃，最低排氣溫度（排除停車卸荷）131.6 ℃。數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)氣溫度一般都稍大于30 ℃，改造后的壓比雖然大于改造前的壓比，但是排氣溫度依然低于改造前，排氣溫度一般是隨壓比增大而增加的。通過最高溫度、最低溫度及某一時刻的溫度分析，發(fā)現(xiàn)此次氣閥的改造效果是明顯的。重新選擇彈簧個數(shù)、分布方式及彈簧剛度，滿足氣量的同時，復(fù)核彈簧的應(yīng)力指標(biāo)，保證彈簧的壽命。氣閥運行時間達(dá)到3 000 h 以上。

表3 改造前后運行效果