空分裝置空壓機(jī)改造技術(shù)應(yīng)用

盧萬里 楚明哲

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南 濮陽 457000)

1.機(jī)組概況

02空氣壓縮機(jī)組是為空分裝置提供壓力空氣的動力設(shè)備，同時為整個煤化工裝置提供儀表空氣及工廠風(fēng)，是一種多級離心式壓縮機(jī)，型號為DMCL1204+2MCL1203+3BCL527由沈鼓制造，主要有定子(機(jī)殼、隔板、密封、平衡盤密封、軸端密封)、轉(zhuǎn)子(軸、葉輪、隔套、平衡盤、軸套、半聯(lián)軸器等)及支撐軸承、推力軸承等組成。此壓縮機(jī)組由空氣壓縮機(jī)和增壓機(jī)組成，由汽輪機(jī)拖動。汽輪機(jī)為雙出軸，一端直接帶動空壓機(jī)，另一端通過增速箱增速后拖動增壓機(jī)?？諌簷C(jī)分低、中壓缸，機(jī)殼為水平剖分式結(jié)構(gòu)，增壓機(jī)機(jī)殼為垂直剖分結(jié)構(gòu)，變速機(jī)有DVID BROWN制造。驅(qū)動機(jī)為凝汽式汽輪機(jī)，型號為HNKS50/80，由杭州汽輪機(jī)廠制造。

空氣壓縮機(jī)級間密封、口圈密封為迷宮密封，軸端拉別令密封、油密封等材質(zhì)均為ZL104;增壓機(jī)級間密封、口圈密封為迷宮密封段間為蜂窩密封、軸端拉別令密封等材質(zhì)均為LD10，油密封材質(zhì)ZL102。變速機(jī)齒形為漸開線雙斜齒，高速軸軸承為五塊可傾瓦軸承。整個機(jī)組公用一個油系統(tǒng)，有潤滑油泵提供潤滑油及控制油。

2.裝置存在問題及改造內(nèi)容

2.1 裝置存在問題

機(jī)組在生產(chǎn)運行中存在以下問題:

增壓機(jī)出口流量與出口壓力不足;02空氣壓縮機(jī)組運行時，由于葉輪口環(huán)密封串氣致使增壓機(jī)出口空氣量、壓力不足，無法滿足空分裝置高負(fù)荷生產(chǎn)的需要，嚴(yán)重制約著煤化工裝置的高負(fù)荷生產(chǎn);

機(jī)組齒輪箱高速軸振動大;且機(jī)組加負(fù)荷時振動值大幅提高，影響機(jī)組負(fù)荷的提高，以往生產(chǎn)中，多次檢修齒輪箱，更換新軸承后，機(jī)組運轉(zhuǎn)不足一月，齒輪箱就出現(xiàn)高速軸振動在接近跳車值附近波動，即影響正常的生產(chǎn)又浪費了高昂的檢修費用(高速軸軸瓦每套16萬余元，一次更換兩套32萬余元);

機(jī)組各軸承箱密封面漏油;機(jī)組運行時，各缸體軸承箱及聯(lián)軸器等密封面處泄漏嚴(yán)重，且隨著機(jī)組運行時間的延長泄漏量逐步惡化，(最大時初步統(tǒng)計計算，一天約泄漏潤滑油200L/桶)，致使生產(chǎn)中環(huán)保、安全壓力較大。

針對以上問題，我們擬對02空氣壓縮機(jī)組從內(nèi)部部件結(jié)構(gòu)、油系統(tǒng)運行與環(huán)境等方面進(jìn)行技術(shù)改造，以消除機(jī)組運行存在的問題，滿足煤化工裝置高負(fù)荷、安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的需要。

2.2 改造思路及創(chuàng)新

經(jīng)多次討論，結(jié)合設(shè)備日常運行情況及機(jī)組中小修情況，翻閱了大量的有關(guān)壓縮機(jī)的技術(shù)資料，針對機(jī)組存在的生產(chǎn)問題，從以下幾個方面對機(jī)組進(jìn)行改造:

采用一種新材料，利用材料的熱膨脹來實現(xiàn)機(jī)組正常生產(chǎn)時減小各級口環(huán)的間隙，從而達(dá)到增大出口壓力的目的。

通過對齒輪箱進(jìn)行檢查，從軸承進(jìn)油、油膜工作情況及轉(zhuǎn)子自身影響等方面著手，來保證機(jī)組高速運轉(zhuǎn)時軸承油膜良好的形成，減少轉(zhuǎn)子自身對振動的影響。

采取措施，減少油系統(tǒng)油煙的聚集，使各缸體軸承箱處于微負(fù)壓狀態(tài)，回油更加通暢。

總體思路:

1)將增壓機(jī)各級的口環(huán)密封更換為有新型材料加工制作的PEEK密封，通過新材料在高溫下膨脹量的增大來減小口環(huán)密封間隙，實現(xiàn)增大出口壓力的目的。此種方案既能確保機(jī)組冷態(tài)時安裝口環(huán)密封的方便又能保證運轉(zhuǎn)時增大出口壓力。

2)對齒輪箱進(jìn)行大修，刮研高速軸各瓦塊，增大軸瓦的受力面，另外將軸瓦的進(jìn)油孔擴(kuò)大，增強(qiáng)軸承供油量，確保高速運轉(zhuǎn)時油膜的穩(wěn)定;此外對齒輪箱高速軸進(jìn)行動平衡校核，盡量使高速軸的殘余不平衡量降低到最少，消弱轉(zhuǎn)子自身不平衡因素對振動的影響。

3)在機(jī)組油箱上原有油煙風(fēng)機(jī)處另增加一臺同樣功率的排油煙風(fēng)機(jī)，保證機(jī)組各軸承箱處于微負(fù)壓狀態(tài)，改善機(jī)組潤滑油系統(tǒng)回油環(huán)境，徹底消除機(jī)組油系統(tǒng)漏油。

2.2 改造前后機(jī)組運行對比

2.2.1 改造前后增壓機(jī)最終出口壓力PI02161與空壓機(jī)透平蒸汽消耗量對比(機(jī)組同樣轉(zhuǎn)速下)見下表:

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改造前機(jī)組運行圖面(2010年9月9日22:56)下圖:

改造前透平蒸汽消耗運行圖面(2010年9月9日22:00)下圖:

改造后機(jī)組運行圖面(2012年6月13日17:20)下圖:

改造前透平蒸汽消耗運行圖面(2012年6月13日17:00)下圖:

2.2.2 改造前后齒輪箱高速軸振動V0215A/B趨勢圖

2010年8月31日至9月10日V0215A/B振動值趨勢。下圖:

2012年9月25日至10月12日V0215A/B振動值趨勢。下圖:

2.2.3 改造前后機(jī)組漏油情況

改造前，機(jī)組各缸體聯(lián)軸節(jié)多出密封點放置接油盒，每天大約接油200L。(下圖為改造前齒輪箱東側(cè)漏油情況)

改造后，機(jī)組各漏油點得到了消除。

2.3 改造后的效果

2012年9月，全部改造實施完成后，02空氣壓縮機(jī)組實現(xiàn)了空分裝置高負(fù)荷生產(chǎn)的需要，齒輪箱振動得到了有效控制，機(jī)組油系統(tǒng)漏油得到根本消除，機(jī)組現(xiàn)場衛(wèi)生耳目一新，消弱了環(huán)保安全壓力。

3.效益分析(效益計算及說明)

技改投入:

投入的設(shè)備費(風(fēng)機(jī)一臺)2000元，材料費(PEEK密封一套35000元，不銹鋼管材4000元)39000元;

投入的檢驗費6000元;

投入的人工費30000元。

共計各項費用約7.7萬元。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益估算:

3.2.1 增壓機(jī)各級口環(huán)更換了PEEK密封后，壓縮機(jī)出口壓力得到了提高，機(jī)組節(jié)約蒸汽10T/H，全年運行300天，蒸汽180元/T。

3.2.2 每年節(jié)約用油=每天節(jié)約數(shù)(200L/桶)×油價格(桶/元)×生產(chǎn)天數(shù)(天/年)=1桶×5000元×300 天/年 =150 萬/年

3.2.3 每年可節(jié)約的備件檢修費用

改造前，由于機(jī)組齒輪箱的振動，約每月對機(jī)組齒輪箱大修一次，需用備件費用32萬，人工費3000元，每次費用約32.3萬元，按一年檢修5次計算，一年可節(jié)約檢修費用161.5萬元。

綜上分析一年可節(jié)約直接費用1607.5萬元。