煤壓機氣缸無油改造

邱靈

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

關(guān)鍵詞：壓縮機；無油；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，為氣缸有油潤滑設(shè)計，與無油潤滑相比，其優(yōu)點為：摩擦損失功率相對較小，活塞環(huán)導(dǎo)熱性能好，氣密性好。但也有非常明顯的缺點：對潤滑油的依賴性高，壓縮氣體含油。壓縮機運行時，由一臺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，就會導(dǎo)致活塞環(huán)潤滑效果降低，進而加劇磨損，產(chǎn)生故障，影響生產(chǎn)[1]。

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

3 方案擬定

活塞環(huán)是壓縮機的主要密封件，又是重要的運動摩擦件，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)是無油潤滑壓縮機常采用的材質(zhì)。優(yōu)點是壓縮氣體不受污染，缺點是填充聚四氟乙烯機械強度受限，摩擦功率、泄漏量相對較大。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，可采用少油潤滑方式彌補上述缺陷，即活塞環(huán)采用填充聚酰胺材質(zhì)的少量潤滑油潤滑方式。該方式綜合性能較好，可獲得較好的可靠性和經(jīng)濟性，并可節(jié)省潤滑油。

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油潤滑煤壓機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

4.1 支承環(huán)設(shè)計

無油潤滑壓縮機支承環(huán)比壓不超過0.035N/mm2，支承環(huán)寬度計算公式如下，各級支承環(huán)寬度計算結(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

計算結(jié)果證明：各級活塞支承環(huán)寬度滿足無油潤滑壓縮機活塞設(shè)計要求。

4.2 活塞環(huán)設(shè)計

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

式中：

計算結(jié)果證明：各級活塞環(huán)數(shù)量滿足無油潤滑壓縮機活塞設(shè)計要求。

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

5 實施效果

改造完成后，基本可實現(xiàn)煤壓機氣缸的無油化運行，僅在排氣量稍有不足時打開壓力較高的三級氣缸注油孔進行注油。8月完成后，4#煤壓機9～11月記錄機時產(chǎn)量峰值875.6 m3/h，基本與未進行改造的3#煤壓機持平，并節(jié)約潤滑油約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，參照配套使用無油煤壓機的一期制氫系統(tǒng)的填料更換周期情況，改造后預(yù)計可延長為2年1次。預(yù)計可節(jié)約填料采購費用13.3萬元，外委檢修費用1.2萬元，共14.5萬元。壓縮機和制氫系統(tǒng)的運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

通過對壓縮機氣缸的無油化改造，將有油潤滑結(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)，形成無油結(jié)構(gòu)，再輔以極少量的油潤滑，既降低了設(shè)備故障率又降低了潤滑油消耗量。改用活塞環(huán)材質(zhì)為填充聚四氟乙烯，并在減少近一半潤滑油量的條件下運行，效果良好。與有油潤滑相比，潤滑油對氣體和吸附劑的污染程度有大幅度降低，可以節(jié)省大量的運行維護成本和檢修時間。

參考文獻：

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

[2]邢萬坤，邢雪.工藝用壓縮機節(jié)能技術(shù)探討[J].壓縮機技術(shù)，2013（04）.

[3]朱圣東.無油潤滑壓縮機[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001：l8-2l.