焦化2D12800413压缩机设计缺陷分析

焦化2D12—80/0.4—13压缩机设计缺陷分析

焦化2D12—80/0.4—13压缩机设计缺陷分析 2011： 　1　概述　　2D12—80/0.4—13压缩机是我厂40万吨/年焦化装置的关键设备之一，为两列对动平衡型往复活塞式压缩机，在正常生产中担负着控制系统压力、向柴油吸收塔输送富气的任务，为最终回收富气中的轻质油，提高回收率，生产液化气和干气提供先决条件。　　该机组的设计性能和结构参数：排气量：80Nm3/min；吸气温度：40℃；吸气压力：0.04MPa；一级排气压力：0.35MPa；二级排气压力：1.3MPa；二级排气温度：≯130℃；轴功率：500kW；一级缸径：700mm；二级缸径：380mm；活塞行程：240mm；曲轴转速：496r/min。　　压缩机组工艺流程图见图1所示。图1　压缩机工艺流程简图1.分馏塔；2.冷却器；3.塔顶分离器；4.机前分离器；5.一级缓冲罐；6.一级气缸；7.曲轴箱；8.二级气缸；9.二级出口缓冲罐；10.主电机；11.一级入口缓冲罐；12.级间冷却器；13.级间分液罐；14.二级出口缓冲罐；15.后冷却器；16.反飞动阀　　目前国内尚没有专为焦化装置设计的往复式压缩机，基本上都为代用或暂用。因此本文总结我厂2D12_80/0.4—13压缩机的使用情况，分析其存在问题，以供焦化装置用往复式压缩机设计、制造时参考。2　压缩机结构上存在的问题　　(1)活塞环涨圈　　活塞环内加衬金属涨圈的目的无非是靠涨圈的弹性使活塞环紧贴气缸壁，保证良好的密封效果。但是经过一段时间的使用后检修，发现活塞环在切口处发生偏磨，且涨圈已嵌入活塞环内，这就说明涨圈的弹力沿圆周是不均匀的，切口处较大，使该处活塞环的磨损较大，极有可能造成断裂，损坏活塞环和气缸镜面。　　实际上，活塞环密封并不需要涨圈。活塞环以其自身的弹性与气缸壁贴合，产生径向压力，形成第二密封面，建立起预密封(见图2所示)。在此条件下，被密封气体因不能通过环周边和气缸间的间隙，进入环与环槽间的侧隙并充满背隙空间。侧隙内的气体压力使环与环槽的端面压紧，形成第二密封面。同时背隙中的气体压力作用于环隙，又加强了第一密封面。图2　活塞环密封机理　　(2)活塞背帽　　原设计压缩机活塞背帽的结构见图3所示，盖板的作用是使活塞杆的丝扣不与介质接触，以免被腐蚀。但在实际应用中，背帽与活塞之间没有也不宜加密封垫片，避免不了活塞杆与介质接触。同时又由于背帽与盖板比较，在尺寸上和质量上都存在很大的差异，在焊接过程中，盖板的温升和温降速度都比背帽的快，很容易产生焊接裂纹。在机器运转过程中极可能造成盖板脱落而损坏气缸和活塞，因此应该将盖板去掉。图3　活塞背帽结构3　介质的结焦问题　　我厂焦化装置累计开工一年多，压缩机入口管内呈锈黄色，而出口管内有一层亮晶晶的黑色焦炭。这说明焦化富气在压缩过程中由于温度和压力的升高有结焦现象。　　(1)介质结焦对活塞杆填料密封的影响　　从拆下的三六瓣密封填料环看，其径向缝隙和弹簧都存在不同程度的结焦，甚至被焦死，使其不能追随活塞杆的动态跳动，又不能与密封盒的端面很好地贴合，造成填料密封短时间内严重失效而泄漏，因此应在填料腔里侧注入清洁的气体如氮气或干净的瓦斯，避免填料腔内结焦，保证密封填料长时间地使用。　　(2)介质结焦对气阀的影响　　从拆下的气阀看，由于介质结焦，一、二级出口气阀部分弹簧被焦死，失去弹性，使得气阀很快就发生泄漏，使用寿命很短。更有甚者，有的气阀弹簧结焦后，阀片由于受力不均匀而疲劳断裂，使活塞和气缸受到较大的伤害。这一点可以从活塞端面和缸盖上的伤痕以及从一、二级出口缓冲罐捡出的断裂阀片得以证实。　　对于介质结焦对气阀的影响，目前还没有办法彻底消除。我厂通过增加阀片的厚度(由1.7mm改为2.0mm)和弹簧的丝径(由1.1mm改为1.2mm)，提高了气阀抗结焦的能力。4　介质的腐蚀性问题　　通过对介质进行含量分析知道，氢气的含量为5.75%(体积)，硫化氢含量为50000mg/m3。一方面对过流部件的腐蚀相当严重。如气阀垫片和气缸注油管的材质原设计为紫铜，经过半年的使用，二者都呈浅蓝色，反应产物是硫化铜(CuS)。因此应将二者改为铝垫片和不锈钢管。另一方面，介质中氢组分比较多(包括硫化氢中的氢和游离状态的氢)，对气阀阀片存在一定的氢腐蚀，可造成“氢脆”，即在金属表面产生微

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