新型式氫氮氣空壓機革新運用的研討及剖析

　　1近年來隨著小氮肥廠的不斷發展(Develop)，規模(guī mó)不斷擴大，該機型逐步（step by step)被其他機型所替代而棄而閑之，如何對這一批面廣量大即將被淘汰的老機器進行改造利用，無疑是小氮肥改造挖潛、節能(Energy saving)增效的一個重要途徑。
　　本文在對該機成功地進行了幾例改造的基礎上，就如何對L3 3- 17/ 320氮氫氣壓縮機挖潛改造使用問題(Emerson)進行了研究與探討。
　　2 L3 3- 17/ 320氮氫(Hydrogen)氣壓縮機參數
　　為了便于說明，現將L3 3- 17/ 320型壓縮機的有關參數與結構示意圖給出。
　　3實施改造的原則
　　改造應按最大限度地利用原L3 3- 17/ 320型壓縮機傳動部件、電動機、機身、氣缸、活塞(piston)等零部件的原則(in principle)進行，以盡可能地減少改造費用
　　原機所配驅動機為TDK320- 12同步電動(electric)機，其功率為320kW，轉速為500r/ min，投資（意義：是未來收益的累積）費用幾乎占原機組的一半，因此改造后的機器應能充分對此電機加以利用才有意義，亦即改造的機器的軸功率不應太大（電機無法拖動）或太小（
　　（大馬拉小車），運行費用過高） ，以270kW左右為宜。因此以下熱力、動力計算分析均以該電機的轉速500r/ min為準。
　　在實施改造的過程中應使改造后的機器各級氣缸直徑盡可能的與原機的有關級的氣缸直徑一致，這樣才能保證原機的工作部件（氣缸、活塞等）在不作較大改動的前提下加以充分利用
　　在確定改造后的機器的級數和各級吸、排氣壓力時應考慮（consider)由此產生的氣體(gas)力應滿足工作部件和傳動部件的強度（strength)要求，以保證機器安全運行。雖然原機器的名義活塞力為33000N，但各零部件都具有較大的強度余量，改造后的機器列最大活塞力小于40000N時仍能滿足要求。
　　在改造過程中除了要滿足各項熱力和強度指標外，還應具有良好的動力性能(property)，以保證改造后的機器(machine)平穩。
　　4改造方案的研究與探討
　　根據上述改造原則，并考慮到要想在原機的最高排氣壓力（即32MPa）的范圍(fàn wéi)下對其進行改造是相當困難的，因此在下面改造方案的研究與討論中將不考慮原機的、級氣缸，且保留原機器的機身和電機布置不變，僅對其前五級氣缸提出一些改造利用的構思。
　　方案1：將原機改造為單級壓縮機，即去掉機身上的各列氣缸而將4臺原機器的級氣缸分別安裝于原機的原列、-平-列、- %-平列和 -平-列的相應位置，從而將其改造為單級四缸雙動雙L四列型壓縮機，其結構簡圖序號1欄。
　　方案2：將原機改造為二級壓縮機，改造方案類似于方案1，所不同的是將原機-平-列氣缸改為-平-列氣缸并分別安裝(installation)于原機器四列氣缸的相應位置上。改造的-平-列氣缸中的平衡室不論級吸氣壓力(pressure)為何值，均通入大氣壓力。其結構簡圖見表2序號2欄。
　　方案3：將原機改造為二級壓縮(compression)機，改造方案類似于方案1、2，所不同的是將原機- %-平列氣缸改為- -平列氣缸并分別安裝于原機器四列氣缸的相應位置上。改造后的- -平列氣缸中的平衡室也同方案2一樣不論級吸氣壓力為何值，均通入大氣壓力。其結構簡圖見序號3欄。
　　方案4：將原機改造為三級壓縮機(compressor)，即保留原機低壓側的垂直列-平-列和水平(Level)列- %-平列將其改為-平-平2列和- -平列，其中平衡室1和平衡室為原機-平-、- %-平列中相應的平衡室，且通入大氣壓力(pressure)，平衡室2由原機-平-列中的級缸改造而成（拆掉吸、排氣(Exhaust)閥直接通入某級吸氣壓力即可） ，去掉高壓側垂直列列和水平列，將其改造為兩側氣缸布置完全相同的雙L四列結構形式，其結構簡圖見序號4欄。
　　方案5：將原機改造為三級壓縮機，即保留原機高壓側的垂直列列去掉水平列 -平-列取而代之為原機低壓側的垂直列-平-列，其中平衡室通入大氣壓力(pressure)，而將其改為同方案4類似的兩側氣缸布置完全相同的雙L四列結構(形式，其結構簡圖見序號5欄。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。
　　方案6：將原機改造為四級壓縮機，即保留原機低壓側的垂直列-平-列和水平列- %-平列將其改為-平-和- -平列，其中-平-列的平衡(balance)室通入大氣壓力， - %-平列的平衡室可根據活塞力平衡的需要通入某級吸氣壓力，去掉高壓側垂直列列和水平列，將其也改造為兩側氣缸布置完全相同的雙L四列結構形式，結構簡圖見序號6欄。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機，在其中高速旋轉的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發生在旋轉葉片上，部分發生在固定的擴壓器或回流器擋板上。
　　根據改造原則，當設定總指示功率240kW + Ni + 280kW，列中最大活塞力p + 40kN為約束條件時，經大量反復計算，上述六種改造方案(fāng àn)的吸、排氣壓力、排氣量、指示功率和活塞力的范圍如所示。如果改造目標(cause)機的工藝參數如：吸、排氣壓力、排氣量等在的范圍中，則說明用L3 3- 17/ 320氫氮壓縮機實施改造，可望得到較滿意的結果。
　　5改造實例
　　5. 1已知參數
　　某化肥廠在新上馬的二甲醚生產工藝中需一臺壓縮機，其工藝參數(parameter)要求如下：
　　吸氣壓力p s 0. 45MPa（表壓力）排氣壓力p d 
　　7. 0MPa（表壓力）吸氣溫度t s + 30 ，排氣量V d 2300m 3 / h（常壓， 20 ，狀態下。吸入狀態即p s = 0 55MPa， t s = 30 ，時為7 35m 3 /min）氣體組分CO 20% H 2 50%其余N
　　2、CH
　　4、CO 2 30%
　　現決定用該廠已淘汰了的L3 3- 17/ 320氫氮壓縮(compression)機改造而成，以滿足生產需要。
　　5. 2級數及各級壓力比的確定
　　根據已知工藝條件，可采取中的序號4所示改造方案，即取級數為3級。由已知條件計算得各級吸、排氣壓力(pressure)及壓力比。
　　若取機械效率(efficiency)m= 0 9，傳動效率c = 1 0，則得計算電機功率N e= 267 3kW，原機所配功率為320kW的電機將有19 7%的功率儲備量，運行時略有（大馬拉小車）之嫌，是本方案的不足
　　5. 3活塞(piston)力的計算
　　為提高各列活塞力的均衡性，按中序號4所示方案結構(，將原機中的級氣缸容積(Capacity)改作平衡容積，通入改造后機器的級吸氣壓力(pressure)（ 0 55MPa） ，而原機-級間和-級氣缸上的平衡容積仍保留，并通入大氣壓力。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設計不合理造成的。并非所有機頭都按這個時間進行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 據此結構計算得各列活塞力如所示。
　　其中水平(Level)列（ - -平）在軸這側活塞力p.= 39 43kN，大于原機設計值33000N（ 3 3噸）。為安全(security)起見，對氣缸(壓縮空氣)、活塞、活塞桿及傳動件（曲軸、連桿、十字頭）進行了強度校核，經核算全部滿足要求。另外，由于改造后機器的水平列-級氣缸、級-平衡(balance)室的壓力差比改造前有較大的增加，因此分別在-級級差活塞的155活塞體上加一道活塞環，在115活塞體上加二道活塞環，以保證氣體(gas)的密封性。
　　5. 4切向力的均衡（Balance)
　　由于改造后相對原機的運行條件有較大的變化，原機切向力均衡性必然被破壞(vandalism)，為保證改造后機器(machine)的平穩運行，需從新對切向力加以均衡。
　　經動力計算可得，對每側來說當垂直列（ -平1 -平2）旋轉方向超前水平列（ - -平）90/時機器的最大能量變化量L max有較小值。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。同樣由動力計算可知，當兩側曲柄按所示旋轉方向錯角為190/時的L max最?。?L max = 1906Nm）?？紤]到電機與機器聯軸器聯接的實際情況(Condition)和可行性，現取兩側曲柄錯角為180/，此時L max = 2160Nm，若取旋轉不均勻度= 80，則GD 2 = 2490Nm，小于原配套電機TDK320- 12的飛輪矩，滿足要求。
　　除上述改造措施外，其余諸如氣閥、填料密封、活塞(piston)等零部件或結構經核算，均能滿足改造后機器的要求，故可不作改動地沿用。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。
　　6結語
　　L
　　3. 3- 17/ 320氮氫氣壓縮機(compressor)在我國小氮肥廠有較大的擁有量，如何把這些行將淘汰的機型進行改造以作他用，是當前小氮肥廠改造挖潛、節能增效的一條重要途徑。
　　L
　　3. 3- 17/ 320壓縮機原設計(design)壓力范圍較寬，氣缸結構和直徑種類較多，傳動構件的強度安全(security)裕量較大，適應面廣，只需投入較少的費用對其稍加改造即可用于其他生產工藝中。本文經過大量反復的計算，給出了幾種可望得到較為滿意結構的改造方案，并通過一個實例說明了對其進行改造的具體實施方法，可供有此類改造愿望和興趣的廠家作為參考。