隔膜压缩机排气温度高故障分析及解决方案

隔膜压缩机排气温度高故障分析及解决方
案
2010年4月
第35卷第4期
润滑与密封
LUBRICAT10NENCINEERING
Apr.2010
V o1.35No.4
DOI:10.3969/j.issn.0254—0150.2010.04.029.
隔膜压缩机排气温度高故障分析及解决方案
张龙
(梅塞尔气体产品张家港有限公司江苏张家港215634)
咬摘要:介绍隔膜式压缩机构造和工作原理,分析造成压缩机出口排气温度过高的原因,提出增加排气阀出口流通矗
{l面积的改进措施,降低了压缩机排气温度,保证机组正常运行.{关键词:
隔膜压缩机;排气温度;故障分析'8
中图分类号:TH45文献标识码:B文章编号:0254—0150(2010)4—119—2 AnalysisonFactorsInfluencingExhaustTemperatureof DiaphragmCompressorandItsImprovement
ZhangLong
(MesserGasProductsZhangjiagangCo.,Ltd,ZhangjiagangJiangsu215634,China) Abstract:Theconstructionandworkingprincipleofdiaphragm—typecompressorwereintroduced.Thereasonsthatcause thehighexhausttemperatureofcompressorwereanalyzed.Themeasuretoincreasethecircul ationareaoftheexhaustvalve
exitwasproposed,whichreducestheexhausttemperatureofcompressor,ensuresthenormal operationofunit.
Keywords:diaphragmcompressor;exhausttemperature;faultanalysis 隔膜压缩机是容积式压缩机的一种,只是将气缸
的作用由一个膜腔代替完成.与活塞机相比,由于膜
压机采用了膜片结构,能将被压缩的气体和工作液压
油完全隔离开,使腔内被压缩气体不会受到污染,压
缩出来的气体保持高洁净度和高纯度,使得这种机器
在一些气体生产企业用途很广.
1隔膜压缩机构造和工作原理
张家港梅塞尔气体公司的氢气充装系统采用是
GD4-400/12—210膜压机,将PSA变压吸咐产生的高
纯氢气增压到20MPa,再通过汇流排输送到氢气高压
槽罐车内,再运输到客户现场使用.该压缩机主要由
曲轴箱,中体,曲轴连杆机构,缸体,供油系统,底
座及冷却器等部件组成,进/排气阀分布在缸盖上,
排气阀居于缸盖的中心,曲轴箱上装有补偿油泵,由
曲轴轴端的偏心套驱动,给油缸补油.安装于机器上
的仪表能显示气压与油压.
压缩机的动力由电动机通过三角带传递给主机曲
轴,曲轴带动连杆,连杆通过十字头分别与活塞杆浮
动连接,至此将旋转运行转换为往复运动,通过活塞
驱动缸体内的液压油,将力均匀地传递至膜片,使膜
片往复运行,从而达到提高介质压力的目的.
2故障现象
收稿日期:2010—03—09
作者简介:张龙(1975一),男,工程师,从事动设备技术管理
工作.E—mail:*********************.cn.
GIN-400/12—210型隔膜压缩机,流量为400m/h,
最大工作压力为20MPa,一级进气压力为1.2MPa,
一
级排气压力为5.6MPa,二级排气压力为20MPa,
一
级与二级出口排气温度联锁跳车值小于等于130 ℃.在运行调试中,采用的是工艺循环冷却水,冷却
水进水温度小于等于32℃,当二级出口压力达到l3 MPa时,一级排气温度这时已接近报警设定值ll0 ℃,当继续升压到16MPa时,一级排气温度已达到
联锁停车值130oC,但这时的排气温度仍然没有稳定,还呈上升趋势.
3造成排气温度高的影响因素
3.1液压油油温过高的原因及预防措施
(1)油品选择不当.油的品牌,质量和黏度等
级不符合要求,或不同牌号的液压油混用,造成液压油黏度指数过低或过高.若油液黏度过高,则功率损失增加,油温上升;如果黏度过低,则泄漏量增加,
油温升高.
预防措施:选用油液应按厂家推荐的牌号及机器
所处的工作环境,气温因素等来确定.对一些有特殊要求的机器,应选用专用液压油;当液压元件和系统保养不便时,应选用性能好的抗磨液压油.
(2)污染严重.随着机器工作时间的增加,油
中易混入杂质和污物,受污染的液压油进入泵,马达和阀的配合间隙中,会划伤表面和破坏配合表面的精度,使泄漏增加,油温升高.
预防措施:一般在累计工作1000多小时后换
油.换油时,注意不仅要放尽油箱内的旧油,还要替120润滑与密封第35卷
换整个系统管路,工作回路的旧油;加油时最好用120目以上的滤网,并按规定加足油量,使油液有足
够的循环冷却条件.如遇因液压油污染而引起的突发性故障时,一定要过滤或更换液压系统用油.
(3)液压油箱内油位过低.若液压油箱内油量
太少,将使液压系统没有足够的流量带走其产生的热量,导致油温升高.
(4)液压系统中混入空气.混入液压油中的空
气,在低压区时会从油中逸出并形成气泡,当其运动
到高压区时,这些气泡将被高压油击碎,受到急剧压
缩而放出大量的热量,引起油温升高.
预防措施:经常检查进油管接口等封处的密封
性,防止空气进入;同时,每次换油后要排尽系统中
的空气.
(5)滤油器堵塞.磨粒,杂质和灰尘等通过滤
油器时,会被吸附在滤油器的滤芯上,造成吸油阻力
和能耗均增加,引起油温升高.
预防措施:定期清洗,更换滤油器,对有堵塞指
示器的滤油器,应按指示情况清洗或更换滤芯;滤芯
的性能,结构和有效期都必须符合其使用要求.
(6)液压油冷却循环系统工作不良.通常,采
用水冷式或风冷式油冷却器对液压系统的油温进行强制性降温.水冷式冷却器,会因散热片太脏或水循环
不畅而使其散热系数降低;风冷式冷却器,会因油污
过多而将冷却器的散热片缝隙堵塞,风扇难以对其散热,结果导致油温升高.
预防措施:定期检查和维护液压油冷却循环系
统,一旦发现故障,必须立即停机排除.
(7)零部件磨损严重.齿轮泵的齿轮与泵体和
侧板,柱塞泵和马达的缸体与配流盘,缸体孔与柱
塞,换向阀的阀杆与阀体等都是靠间隙密封的,这些
元件的磨损将会引起其内泄漏的增加和油温的升高.
(8)环境温度过高.环境温度过高,并且高负
荷使用的时间又长,都会使油温太高.
预防措施:应避免长时间连续大负荷地工作;若
油温太高可使设备空载转动10rain左右,待油温降
下来后再工作.
3.2机器部件影响排气温度的原因
各级进气温度与中间冷却器的冷却效果不好有
关,因此应尽力保证中间冷却器的冷却效果,或因地
制宜采用一些特殊冷却措施以降低进气温度,达到降低排气温度.
(1)压缩过程指数.在实际运行中,压缩过程
指数主要与气缸冷却状况有关.冷却效果越好,指数
越小,排气温度越低.因此,可通过强化气缸的冷
却以降低排气温度.
(2)内泄漏是造成排气温度偏高,甚至过高的
最重要原因之一.
在压缩机某级压缩及吸气过程中,如果该级排气
阀门关闭不严,造成排气管内未来得及冷却的高温高压气体又回流(内泄漏)到气缸,将使该级排气温
度急剧升高.为此,应特别注意防止此类情况的发
生.
4处理及改造实施
针对压缩机出口温度过高的问题,在取得现场运
行数据后厂家的设计人员重新计算了级间压力比及对应的出口流量,温度参数等数据后,认为是压缩机第
一
级流量比设计时流量高出较多,压缩出来的气流流
速过快,一级压缩出来的气体在阀腔内无法完全导入
二级人口,使得过多气体在膜腔内重复压缩,导致排
气温度上升较快是主要原因.另外,液压油过滤器堵
塞造成换热效果不畅也是其中一个原因.因此,对压缩
机缸盖进行了改造,并更换了一组新的液压油过滤器.
压缩机缸盖的改造如图1,2所示,在缸盖排气
阀孔直径639mln的圆上增加8个4,3mm的通流孔,
改造后共有26个4,3mm通流孔,曲面侧加工修圆角
R≤0.02mm.改造后增加了压缩机出口通流面,使
流速降低.
图1缸盖加工平面视图
Fig1Planviewofcylinderheadmachining
图2缸盖气阀孔加工剖面图
Fig2Sectionalviewofgasvalveholemachiningofcylinderhead 压缩机缸盖完成后,安装再次试机,使用30
℃循环水作冷却水.运行数据为:(下转第124页)
124润滑与密封第35卷
(4)非喷涂面进行遮蔽;
(5)喷涂镍包铝复合粉(Ni/A1)(检查厚度,
范围为0.05～0.1mm);
(6)喷涂陶瓷材料(A1O,CrO等陶瓷材
料).
2.2.3动迷宫密封的抛光处理
喷涂完陶瓷材料后,因喷涂后工件的喷涂面较为
粗糙,还需进行喷涂面的精加工.经多次实验,最理
想的加工方法是采用碳化硅砂轮或金刚石砂轮对陶瓷面进行磨削加工,然后用M5研磨膏和M1.5金刚石
粉进行软抛光,达到要求的粗糙度.
在完成以上所有工序,按要求检查合格后,将动
迷宫密封环清理干净,用油性防锈包装纸包装好动迷
宫密封环,然后打包入库.
3结束语
精轧机机芯动迷宫密封研制的关键在于加工工艺
的探究,喷涂以及喷涂后打磨抛光等精加工.在各连
续制作环节的衔接过程中,需对工件预留好下一环节
所需的各余量.为提高动迷宫密封的耐介质侵蚀能
力,对动迷宫密封进行整体等离子渗氮处理;为提高
动迷宫密封的耐磨能力,对与橡胶密封(骨架油封)
直接发生旋转而磨损的表面进行喷涂耐磨陶瓷处理.
本精轧机机芯动迷宫密封研制技术可推广应用在国内
同类设备上,对同类产品的设计提供了参考.
参考文献
【1】广廷洪,汪德涛.密封件使用手册[M].北京:机械工业出版社,1994.
【2】武汉热处理研究所.离子渗氮技术培训教材[M].2007. 【3】孙树珍,顾健.对端盖陶瓷喷涂工艺和加工试验的研究[c].第五届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集,2000.. 【4】阴生毅.等离子喷涂技术及其在密封盖上的应用[c].第九次全国焊接会议论文集,1999.
【5】李建国,丁玉梅,杨卫民,等.油封动密封机理的有限元分析[J].润滑与密封,2007,32(1):96—98.
LiJianguo,DingYumei,Y angWeimin,eta1.FiniteElement AnalysisoftheDynamicSealingMechanismofOilSeal[J]. LubricationEngineering,2007,32(1):96～98.
【6】张宝生,陈家庆.单金属浮动密封技术研究[J].润滑与密封,2008,33(3):99—103.
ZhangBaosheng,ChenJiaqing.AReviewontheResearchof SingleMetalFloatingFaceSeal[J].LubricationEngineering, 2008,33(3):99～103.
【7】胡旭东,张贵田,李锋.弹性金属动密封件性能分析[J].润
滑与密封,2009,34(11):61—63.
HuXudong,ZhangGuitian,LiFeng.PerformanceAnalysison theMovingElasticMetalSeal[J].LubricationEngineering,
2009,34(11):61—63.
(上接第118页)空引起密封故障,一般不是静压差
所致,而主要是由于相态变化导致密封振荡的结果.
因此为防止机械密封抽空失效,应尽可能稳定密封腔
压力,降低腔内介质温度;可以考虑采用蒸气代替急
冷水,使密封相态骤变得到缓解;可通过减小弹簧常
数K,增加补偿环的质量,以减弱机械密封抽空时发
生自激振动的趋势.采用以上措施,可从根本上解决
该泵机械密封抽空失效问题,确保装置正常生产.
参考文献
【1】《炼油厂设备检修手册》编写组.炼油厂设备检修手册:第1I 篇机泵[M].北京:石油工业出版社,1978:194—232.
【2】顾永泉.机械密封的相态稳定性[J].石油化工设备,1987,
16(3):1—6.
【3】井町勇.机械振动学[M].北京:科学出版社,1979:30—69. 【4】王毓锡,黄尊光.防抽空机械密封[J].石油化工设备技术, 1987(5):44—45.
【5】郭会.波纹管机械密封抗抽空"正负压力"的能力[J].水泵
技术,1987(7):32.
(上接第120页)一级排气压力5.6MPa,出口排气
温度85左右,二级排气压力为20MPa时,出口温
度为90℃左右,符合设计要求,且工作情况较为稳
定.
5结束语
通过气体隔膜压缩机进行了改进,消除了排气温
度过高的问题.通过对压缩机液压油滤芯定期更换,
对润滑油定期采样分析,以保证油品的品质,因此气
体隔膜压缩机改进后运行一年以来,未再发生过同样
故障,保证了生产装置的稳定运行.
参考文献
【1】王永康.化工机器[M].北京.化学工业出版社,2001.
【2】安定纲.往复式压缩机技术问答[M].北京:中石化出版社, 2005.
【3】北京京城环保产品发展有限责任公司.隔膜压缩机产品使用说明书.
【4】严新平,杨其明,贺石中.油液监测分析现场实用技术[M]. 北京:机械工业出版社,2006.
【5】刘建军.压缩机的油温控制[J].润滑与密封,2006,31(6):
】95.。