4M型活塞機(jī)四缸改兩缸在安鋼的應(yīng)用

劉文軍 王慶豐 王 浩 趙付平 于海順

（安陽鋼鐵股份有限公司）

0 前言

動(dòng)力廠3#煤氣加壓站于2013年10月開始投產(chǎn)，主要肩負(fù)著給冷軋廠焦煤用戶提供高質(zhì)量焦?fàn)t煤氣的任務(wù)。從焦化過來的焦?fàn)t煤氣通過機(jī)前過濾罐過濾后，根據(jù)冷軋用戶使用要求經(jīng)過加壓機(jī)加壓后輸送至冷軋廠用戶。全站設(shè)4M40-420/0.06-3 型焦?fàn)t煤氣往復(fù)活塞式壓縮機(jī)4臺(tái)，運(yùn)行方式為開3備1，設(shè)計(jì)出站壓力0.3 MPa，每臺(tái)流量25 200 m3/h。冷軋生產(chǎn)線由于各種原因產(chǎn)能未能全部釋放，煤氣用量僅有12 000 m3/h左右，開一臺(tái)活塞機(jī)就可滿足生產(chǎn)需要，且有一半的流量白白浪費(fèi)。如果將活塞機(jī)四缸運(yùn)行改為兩缸運(yùn)行，是否能滿足生產(chǎn)，節(jié)能降耗情況如何，筆者就此問題進(jìn)行分析。

1 概況

1.1 工藝概況

3#煤氣加壓站主要是將焦化廠凈化后的煤氣通過機(jī)前過濾罐過濾后，經(jīng)過活塞機(jī)加壓到300 kPa，經(jīng)冷卻器冷卻后外供冷軋使用。焦?fàn)t煤氣的主要成分見表1。3#煤氣加壓站工藝流程如圖1 所示。

表1 焦?fàn)t煤氣組分（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煤氣）

1.2 設(shè)備概況

1.2.1 過濾器

焦?fàn)t煤氣在進(jìn)入活塞機(jī)前，要經(jīng)過過濾器進(jìn)一步過濾掉焦油等雜質(zhì)后再進(jìn)入DN1400機(jī)前進(jìn)氣母管，依次經(jīng)機(jī)前電動(dòng)蝶閥、眼睛閥進(jìn)入壓縮機(jī)。每臺(tái)過濾器內(nèi)部設(shè)置可拆卸的13個(gè)濾筒，過濾面積為91.84㎡，濾芯材質(zhì)為316 L，采用內(nèi)部通蒸汽向外吹掃，有效降低了煤氣中的焦油、灰塵含量，焦?fàn)t煤氣雜質(zhì)成分：硫化氫200 mg/m3,焦油含量：50 mg/m3，萘含量：150 mg/m3。過濾器主要參數(shù)見表2。

圖1 3#煤氣加壓站主煤氣流程工藝

1.2.2 活塞機(jī)

活塞機(jī)為4M40-420/0.06-3 型焦?fàn)t煤氣往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，M式對動(dòng)平衡型、四缸一級(jí)壓縮、氣缸水冷、壓力循環(huán)潤滑、電機(jī)拖動(dòng)，各列氣缸水平布置并分布在曲軸兩側(cè)，具有動(dòng)平衡性好、操作檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)型吸收了國內(nèi)外壓縮機(jī)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，采用API618及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)身材料為優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵HT250，上部開口框架?；钊麢C(jī)主要參數(shù)見表3?；钊麢C(jī)加壓工藝如圖2所示。

表2 過濾器主要參數(shù)

表3 活塞機(jī)主要參數(shù)

圖2 活塞機(jī)加壓工藝

2 問題及分析

3#加壓站活塞機(jī)將本部焦?fàn)t煤氣通過地埋長輸管道供至冷軋廠區(qū)，供鍋爐等設(shè)備使用。由于單臺(tái)活塞機(jī)外供量達(dá)25 200 m3/h，而用戶僅能消耗12 000 m3/h，為保證管網(wǎng)壓力正常，只能打開回流閥調(diào)節(jié)流量，容易造成活塞機(jī)反復(fù)做功，浪費(fèi)能耗，同時(shí)對活塞機(jī)的安全運(yùn)行造成了影響。由于活塞機(jī)四缸運(yùn)行，檢修時(shí)需對四個(gè)缸分別檢修，備件消耗大，檢修時(shí)間長，維修工作強(qiáng)度大。

2.1 功率損耗大

活塞機(jī)單臺(tái)供氣量達(dá)25 200 m3/h，而用戶僅能消耗12 000 m3/h，開一臺(tái)機(jī)就能滿足生產(chǎn)需要，能源消耗大。活塞機(jī)配套電機(jī)主要參數(shù)見表4。

表4 增安型高壓異步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)

根據(jù)公式：

活塞機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)電流見表5。

表5 2019年1～10月份活塞機(jī)運(yùn)行電流

月平均 131

通過對活塞機(jī)電機(jī)電流的統(tǒng)計(jì)，得出活塞機(jī)實(shí)際每小時(shí)耗電量為1 588.2 度/小時(shí)。每度電按0.5 元算，每年電費(fèi)695.6萬元。

2.2 檢修工期長，人工費(fèi)用高

活塞機(jī)為4M40-420/0.06-3 型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，M式對動(dòng)平衡型、四缸一級(jí)壓縮、氣缸水冷、壓力循環(huán)潤滑，具有高壓力、大流量特點(diǎn)，其機(jī)械部分易損件多，機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修施工難度大，現(xiàn)場安裝、拆洗、裝配工作量大，檢修工期長。活塞機(jī)檢修時(shí)長統(tǒng)計(jì)見表6。

從表6可以看出，每臺(tái)活塞機(jī)的平均檢修時(shí)間約為59 天，最長檢修時(shí)間達(dá)到了81 天，按平均檢修59 天，檢修人員6 人，每人每天按500 元工資核算，則每次檢修一臺(tái)活塞機(jī)所需人工費(fèi)用為59×6×500=177 000 元。

2.3 備件消耗高

活塞機(jī)檢修消耗備件主要有軸瓦、連桿、活塞、活塞環(huán)、填料、刮油環(huán)、支撐環(huán)、進(jìn)氣閥、排氣閥等，其中進(jìn)氣閥、排氣閥故障是常見故障，每臺(tái)活塞機(jī)四個(gè)缸，每個(gè)缸有16套進(jìn)氣閥和16套排氣閥，每臺(tái)活塞機(jī)共有64套進(jìn)氣閥和64套排氣閥，因此，進(jìn)氣閥、排氣閥的消耗數(shù)量也比其他備件消耗多。檢修消耗進(jìn)氣閥、排氣閥數(shù)量統(tǒng)計(jì)見表7。

表6 活塞機(jī)檢修時(shí)長統(tǒng)計(jì)

表7 檢修消耗進(jìn)氣閥、排氣閥數(shù)量統(tǒng)計(jì)

從表7可以看出，每次檢修所需更換的進(jìn)、排氣閥分別為35套和32套，2021年進(jìn)排氣閥的采購價(jià)格分別是2 100元和1 865 元，則每次檢修消耗進(jìn)排氣閥費(fèi)用為：2 100×35+1 865×32=13.3 萬元。

3 應(yīng)對措施

4M40-420/0.06-3 型焦?fàn)t煤氣往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，布局結(jié)構(gòu)是四缸一級(jí)壓縮，M式對動(dòng)平衡型，各列氣缸水平布置并分布在曲軸兩側(cè)，在不改變原機(jī)組主要技術(shù)指標(biāo)，即進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、排氣壓力，氣量能夠滿足生產(chǎn)的條件下，將活塞機(jī)后側(cè)對稱一對活塞缸拆除，變成兩缸一級(jí)壓縮。2019年11月至2020年9月，先后將2#、4#、1#活塞機(jī)改為兩缸一級(jí)壓縮，改造完成后每臺(tái)流量12 600 m3/h，升壓0.3 MPa，能夠滿足冷軋生產(chǎn)用量12 000 m3/h的要求。

4 效果

1#、2#、4#活塞機(jī)改造后，通過近一年的觀察，活塞機(jī)的運(yùn)行周期和改造前沒有明顯變化，平均約35天左右，壓力和流量也能滿足生產(chǎn)，但備件消耗，檢修時(shí)間，維修工作強(qiáng)度等指標(biāo)都比改造前有了很大改善。

4.1 功率損耗大大降低

活塞機(jī)改為兩缸運(yùn)行后，電機(jī)電流大大降低，節(jié)電效果明顯，實(shí)際運(yùn)行時(shí)電流見表8。

表8 2020年10月—2021年7月活塞機(jī)兩缸運(yùn)行電流

圖3 活塞機(jī)結(jié)構(gòu)

從表8可以看出，得出活塞機(jī)實(shí)際每小時(shí)耗電量為1 127.5度/小時(shí)，每年電費(fèi)為493.8 萬元，每年節(jié)約電費(fèi)201.8 萬元，節(jié)電效果明顯。

4.2 檢修工期縮短，人工費(fèi)用降低

活塞機(jī)改為兩缸運(yùn)行后，由于減少了兩個(gè)活塞缸的檢修工作，檢修工作量減少了將近一半，檢修工期也大大縮短，從而降低了檢修人工費(fèi)用。對活塞機(jī)改造后的檢修時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表9。

表9 活塞機(jī)改造后檢修時(shí)長統(tǒng)計(jì)

從表9可以看出，改造后每臺(tái)活塞機(jī)平均檢修時(shí)間約為18 天，按檢修人員6 人，每人每天按500 元工資核算，則每次檢修一臺(tái)活塞機(jī)所需人工費(fèi)用為5 4000 元。每臺(tái)活塞機(jī)檢修人工費(fèi)比改造前減少12.3 萬元。

4.3 備件消耗降低

活塞機(jī)改造后，每臺(tái)活塞機(jī)2個(gè)缸，每個(gè)缸有16套進(jìn)氣閥和16套排氣閥，每臺(tái)活塞機(jī)共有32套進(jìn)氣閥和32套排氣閥，數(shù)量比改造前減少了一半。因此，進(jìn)氣閥、排氣閥的消耗也相應(yīng)減少。改造后檢修消耗進(jìn)氣閥、排氣閥數(shù)量統(tǒng)計(jì)見表10。

表10 改造后檢修消耗進(jìn)氣閥、排氣閥數(shù)量統(tǒng)計(jì)

從表10可以看出，活塞機(jī)改造后檢修所需更換的進(jìn)、排氣閥分別為12套和13套，2021年進(jìn)排氣閥的采購價(jià)格分別是2 100 元和1 865 元，則每次檢修消耗進(jìn)排氣閥費(fèi)用為4.9 萬元。和改造前相比，每次檢修可節(jié)約進(jìn)排氣閥備件費(fèi)為8.4 萬元。

5 結(jié)語

2019年11月以來，通過對1#、2#、4#活塞機(jī)四缸改兩缸的改造運(yùn)行觀察分析，4M型活塞機(jī)改四缸改兩缸運(yùn)行是可行的，活塞機(jī)兩缸運(yùn)行，改造簡單，當(dāng)工礦改變時(shí)，也可迅速恢復(fù)四缸運(yùn)行。不僅滿足了冷軋生產(chǎn)需要，還在節(jié)能降耗、降低備件費(fèi)用，減少檢修時(shí)間、節(jié)約人工成本等方面取得了不錯(cuò)成績，為公司的提質(zhì)增效、生產(chǎn)順行提供了保障。