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1、孙武 英格索兰离心式空压机系统 美国英格索兰公司 美国500家最大型企业之一 是世界上一家制造非电器产品的跨国公司 其总部设在美国的新泽西洲 成立至今已有一百多年历史 自1871年开始生产蒸气凿岩机以来 公司的业务就迈向国际化 向世界上各发达和发展中国家提供各种先进的设备和产品 如钻机及各种类型的空气压缩机及其辅助设备 透平驱动的压缩机和其他矿山机械 路面工程机械 自动化装配线 气动工具等等 在世界上近20个国家设有40多个工厂 雇员约5万6千多人 年销售额约为90多亿美元左右 美国英格索兰公司自1974年开始对中国大陆进行了直接销售业务并于1979年在北京设立了办事处 到目前为止 在中国已有
2、10多个技术转让项目和7个合资企业的合作 并继续与各界保持更密切的业务联系 并争取创造更多 更好的新产品 以满足用户的需要 英格索兰离心式压缩机简介 六单元空压站CENTAC离心式空气压缩机型号 3CII90MX3EXT额定流量 248Nm3 min进气压力 0 98Bar a 排气压力 8 5Bar g 相对湿度 72 冷却水温度 标准温度冷却水温升 13 98摄氏度总计水流量 2040LPM 升 分钟 空压站离心式压缩机基础参数 CENTAC压缩机是一种速度型离心式压缩机 如图2 1所示 空气通过安装在机组上的进气调节阀进入压缩机并流进第一级压缩 在那里叶轮 1 将速度加给气体 然后气体进
3、入静止的扩压器部分 2 在那里将速度转化成压力 内置于机组中的中间冷却器 3 去掉压缩过程中所产生的热量 从而提高压缩效率 然后气体在流动的低速区通过不锈钢水气分离器 4 除去冷凝水 当气体被强制通过不锈钢水气分离器后 气体所带的水分降低了 这样的过程在每一个接续的阶段重复 直到压缩机达到的了所要求的工作压力 英格索兰离心式压缩机工作原理 CENTAC机组工作原理 CENTAC压缩机是一种由电动机驱动的离心式空气压缩机 压缩机与驱动机直接耦合在一起 并且整个机组 包括润滑系统 控制系统和附助部件 安装在一个公共的底板上 整个压缩机组包括 1 主电机直接驱动一个各级共用的大齿轮 2 每一压缩级包
4、括一个工作叶轮 直接安装在小齿轮轴上 外面是铸铁壳体 3 转子包括一个整体小齿轮 由大齿轮按其最佳速度驱动 4 在每一压缩级之后安装一个中间冷却器 5 每个冷却器之后安装有一个水气分离器及一套水气分离系统以分离冷凝水份 英格索兰离心式压缩机机组描述 CENTAC机组基础结构描述 转子组件每级转子组件包括一个高效率的高质量不锈钢叶轮和一个可拆卸的推力盘 这些部件都安装在一个斜齿小齿轮轴上 叶轮和推力环由于使用精密的三角圆弧联接 桃形连接 从而就不需要键槽了 所有的转动部件作为一个整体是动平衡的 一 二 三级转子组件轴向推力间隙一样 为0 25 0 35mm 英格索兰离心式压缩机机组描述 CENT
5、AC机组转子组件 轴承每个小齿轮的推力负载由液压动力推力轴承吸收 推力轴承按照最大工况能力和最小功耗损失设计 有一些CENTAC型号的压缩机的大齿轮轴承是滚动轴承 另有一些是液压动力设计 用来支撑轴径向负载的平面止推轴承 是巴氏合金衬管轴承 按照最大稳定性安装固定 大齿轮轴承采用动液压设计 英格索兰离心式压缩机机组描述 CENTAC机组推力轴承 密封在压缩机每级叶轮后面 有一个单级浮环密封环安装叶轮背面机体压盖上 每一套密封由2个单片式全浮动非接触式石墨环组成 该气封中间不通密封气 在压缩机每级靠叶轮端滑动轴承前端有一个凹槽 里面装有浮环密封 密封中间通有密封气 其作用是保证润滑油不泄露出齿轮
6、箱 及润滑油不会通过转子轴向叶轮端渗漏 从而保证压缩机里面无油的压缩空气 英格索兰离心式压缩机机组描述 CENTAC机组浮环 石墨 密封 扩压器扩压器位于中间冷却器和叶轮之间 它把速度动能转化为压力势能 扩压器按照以最小的物理尺寸 同时又具有最高的效率 从而保证压缩机有最紧凑的设计 叶轮与扩压器径向间隙 一级 0 50mm 二级 0 46mm 三级 0 38mm 英格索兰离心式压缩机机组描述 CENTAC机组扩压器 中间冷却器 CENTAC压缩机筒状冷却器位于各压缩级中间 冷却器是筒形的 水走壳程 气走管程 管内是有翅片 空气通过管道 冷却水在管外同时反向流动 这样的结构具有非常高的热交换效率
7、 冷却器设计特点 1 无铅冷却器设计与制造2 直管设计3 端固定柱状管4 方便清洁的大直径管5 按照TEMA标准结构制造的无泄漏黄铜端头6 梅花形管芯设计 最大程度提高换热面积 英格索兰离心式压缩机机组描述 CENTAC机组中间冷却器 CENTAC机组冷却器冷却管束结构 水气分离器水气分离器是不锈钢网状结构 其厚度按最小压降时达到最大分离能力设计 分离器位于压缩机中空气速度相对较低的位置 从而允许有效的水气分离 压缩机水气分离器实际上是一个直径为0 6m 厚度为0 3m的一个圆柱形 中间空心 的钢丝网 材质为不锈钢 在压缩风与凝结水一起通过的时候 液体水挡住 通过疏水器将凝结水排除机体外 而压
8、缩风经过脱水后进入下一级继续做功 振动探头在每一级的平面轴承旁边 按装有非接触式的振动探头 振动探头测量每一个转子组件的径向振动情况 每一个振动探头联接有一个振动传感器 作为标准配置 每台压缩机都提供实时振动保护 英格索兰离心式压缩机机组描述 CENTAC机组转子密封气与振动探头 压缩机的润滑系统是完整而独立的 并安装在机组的底盘上 这一系统被设计用来为机组的齿轮和轴承工作提供清洁的润滑油 参阅技术图纸中的润滑油路图 油从位于底盘上的油箱中流出 并流入泵中 油泵是一个超尺寸的容积泵 由一台电机驱动 油泵的泵出油压由一个位于油冷却器下游的压力释放阀控制 油泵装有入口过滤器以防外界杂质进入 如果主
9、电机故障或者发生掉电事故 高位备用油箱将会在速度下降过程中继续供油 润滑油路如下 1 润滑油通过油泵到油冷却器 在那里油被冷却到105华氏度 41摄氏度 到115华氏度 46摄氏度 之间 2 从冷却器出来的油与油温控制阀中的热油混合 英格索兰离心式压缩机润滑系统 3 然后油流向油过滤器 油过滤器是10微米级的纸质过滤器 4 油通过油过滤器到大齿轮 小齿轮轴承 最后再到油箱 通过调节油冷却器后的油压释放阀 可以控制流入压缩机内的油压的高低 5 剩余的润滑油通过压缩机排到油箱 压缩机在停机时由辅助油泵供油 当压缩机开起来后 润滑油就由电机驱动的轴头螺杆油泵供油 使润滑油处于稳定状态 主油泵 英格索
10、兰离心式压缩机润滑系统 润滑油系统包括所有必须的仪表和安全装置以保护压缩机 这些装置包括 1 油压传感器指示油压并监测是否油压过低 2 油温传感器 RTD 会在非正常油温时报警 同一装置还可以用作一个自锁装置 如果油温低于最低值 机组将不能启动 3 以350C冷却水设计的油冷却器 加大热交换面积 性能优于其它厂家按270C冷却水设计的油冷却器 4 压缩机组带一个湿型油箱加热器 以保证有足够的油温来启动压缩机 5 润滑油油箱带一个带有堵头的排放口 用户可在联接处安装一个阀门以方便更换润滑油 6 配备油温自动控制装置 自动控制油温 避免用户因气温变化而频繁调节冷却水量 使机组能长期稳定可靠的运行
11、英格索兰离心式压缩机润滑系统 六单元空压站有5台英格索兰离心式压缩机 以前压缩机运行模式为开3备2 现为开4备2 增加1台三星离心式空压机 投产初期压缩机运行正常 压缩机运行3年以后 设备出现了一系列问题 5台英格索兰离心式压缩机工作一直不能实现长周期运行 每台压缩机运行时间间隔太短 最短周期时一台压缩机运行3个月左右时间后 压缩机3级振动值就会达到报警值 必须停下来进行检修 给生产装置的稳定 连续化作业带来很大风险 最严重的时候两台备用压缩机 一台在检修 运行的3台压缩机中有1台运行参数超标 必须停机检修 相当于没有备用压缩机的状态 空压站为全场提供压缩用风 可谓六单元的关键机组 针对这种情
12、况 机动部与单元主任提出了相应的改进措施 从根本上彻底的解决压缩机问题 增加机组的运行周期 减小维修工作量 降低生产风险 英格索兰离心式压缩机技术改造原因 六单元空压站有5台英格索兰离心式空压机 运行情况一直不太稳定 主要问题有两个 一个是叶轮结垢 动平衡破坏 二是冷却器效果不好 排气温度高 现将主要原因分析如下 1 空压机叶轮结垢 三级转子振动高压缩机振动高主要体现在三级转子 80 压缩机振动检修都是三级转子造成的 通过拆卸检修分析 三级叶轮上有很多黑色很硬的碳垢 三级机体温度在160 左右 长时间的积累使三级转子动平衡破坏 造成振动高 经分析 第一是空气质量不好 压缩机80m左右的地方是一
13、个大型造纸厂堆碎木屑的地方 压缩机吸入口离地面10m左右 因此造成吸入空气质量差 下图是结垢后的空压机叶轮照片 英格索兰离心式压缩机改造原因分析 2 排气温度高压缩机在一 二级之间都安装有冷却器 压缩气体走管程 冷却水走壳程 通过冷却水与压缩气体间的温差 实现压缩机一 二级排出气体冷却 冷却器换热效果并不好 各级排气温度高 造成参数报警 在这种情况下我们只能检修压缩机 拆卸冷却器 并且对冷却器酸洗 去除换热通道面上的污垢 增加换热效率 降低排气温度 清洗冷却器后压缩机排气温度可以半年左右 半年后又得清洗冷却器 不利于机组的长周期运行 英格索兰离心式压缩机改造原因分析 1 解决空压机振动高问题1
14、 1在1 2 空压机入口处添加烟囱 增加空压机入口吸入高度 提高空气质量 1 2更换一 二级疏水器 提高疏水效率 2 解决空压机排气温度高问题2 1压缩机排气温度高 主要是冷却器换热效果不好 为此给压缩机进行了改造 更换了一 二级冷却器 新冷却器如下 英格索兰离心式压缩机改造讨论 1 压缩机加烟囱的改造目的是改善压缩机入口的空气质量 但是烟囱的高度不够只有30m 对于空气质量并没有改善多少 压缩机运行工况依旧不理想 2 压缩机更换一 二级4台疏水器目的是想压缩空气中水的含量降低 减少液体对转子叶轮的冲击 减小压缩机各级振动值 从机器的运行情况来看 改造后对设备运行情况影响很小 3 改造后的冷却
15、器 优点很明显排气温度与其他机组相比明显下降了 压缩机一 二级排气温度降低了大概10 左右 新冷却器里面也设计有水气分离装置 水气能够及时分离 每级排凝处都有大量液态凝结水排出 英格索兰离心式压缩机改造后运行情况 鉴于原空压机换热器换热空间不足和疏水不及时等不适应海南现有气候的原因 5 空压机采用湖南中达换热装备有限公司新研制的高效换热器 将原有的循环水走壳程改为循环水走管程 原有的气体走管程改为气体走壳程 气体在翅片间作紊流运动 确保冷却器具有较好的换热效果 换热管与翅片的连接采用气压胀 保证在管束内完全胀接贴合 无间隙 换热面积大 系统阻力小 结构紧凑 占地面积小 换热器结构如下图 新冷却
16、器具有以下几个特点 1 采用铜管铝翅片 2 翅片管与管板的连接采用强度胀 3 换热器采用抽屉式结构 安装 维护方便 检修费用低 英格索兰离心式压缩机新冷却器结构 所有改造项目的目的都是为了实现机组的长周期运行 如果一种改造方法没有彻底的解决机组本身问题 可能收到的效果都不理想 上面将改造的效果及利弊都做了详细的说明 以此为基础 进行了冷却器的改造 本次改造是以压缩机各级温度和振动为基础 通过改造来降低各级排气温度 及减小压缩机各级振动为目的 通过实践证明 改造后的压缩机运行状况比以前要稳定的多 平均运行周期10 12月 为装置稳定运行提供了保障 下面对冷却器改造前与改造后的运行工况进行比较 英格索兰离心式压缩机改造后总结 海南炼化5 空压机在采用湖南中达换热装备有限公司新研制的高效换热器后 在2012年7月28号开始运行 经过运行一个月数据的采集 并进行对比 对比结果如下 1 5 空压机的一级振动值 以下是改装空压机和未改装空压机的工况对比 单位 mil 英格索兰离心式压缩机改造后总结 2 5 空压机的二级振动值 以下是改装空压机和未改装空压机的工况对比 单位 mil 3 5 空压机的
