新型式氫氮?dú)饪諌簷C(jī)革新運(yùn)用的研討及剖析

　　1近年來隨著小氮肥廠的不斷發(fā)展(Develop)，規(guī)模(guī mó)不斷擴(kuò)大，該機(jī)型逐步（step by step)被其他機(jī)型所替代而棄而閑之，如何對(duì)這一批面廣量大即將被淘汰的老機(jī)器進(jìn)行改造利用，無疑是小氮肥改造挖潛、節(jié)能(Energy saving)增效的一個(gè)重要途徑。
　　本文在對(duì)該機(jī)成功地進(jìn)行了幾例改造的基礎(chǔ)上，就如何對(duì)L3 3- 17/ 320氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)挖潛改造使用問題(Emerson)進(jìn)行了研究與探討。
　　2 L3 3- 17/ 320氮?dú)?Hydrogen)氣壓縮機(jī)參數(shù)
　　為了便于說明，現(xiàn)將L3 3- 17/ 320型壓縮機(jī)的有關(guān)參數(shù)與結(jié)構(gòu)示意圖給出。
　　3實(shí)施改造的原則
　　改造應(yīng)按最大限度地利用原L3 3- 17/ 320型壓縮機(jī)傳動(dòng)部件、電動(dòng)機(jī)、機(jī)身、氣缸、活塞(piston)等零部件的原則(in principle)進(jìn)行，以盡可能地減少改造費(fèi)用
　　原機(jī)所配驅(qū)動(dòng)機(jī)為TDK320- 12同步電動(dòng)(electric)機(jī)，其功率為320kW，轉(zhuǎn)速為500r/ min，投資（意義：是未來收益的累積）費(fèi)用幾乎占原機(jī)組的一半，因此改造后的機(jī)器應(yīng)能充分對(duì)此電機(jī)加以利用才有意義，亦即改造的機(jī)器的軸功率不應(yīng)太大（電機(jī)無法拖動(dòng)）或太?。?/span>
　　（大馬拉小車），運(yùn)行費(fèi)用過高） ，以270kW左右為宜。因此以下熱力、動(dòng)力計(jì)算分析均以該電機(jī)的轉(zhuǎn)速500r/ min為準(zhǔn)。
　　在實(shí)施改造的過程中應(yīng)使改造后的機(jī)器各級(jí)氣缸直徑盡可能的與原機(jī)的有關(guān)級(jí)的氣缸直徑一致，這樣才能保證原機(jī)的工作部件（氣缸、活塞等）在不作較大改動(dòng)的前提下加以充分利用
　　在確定改造后的機(jī)器的級(jí)數(shù)和各級(jí)吸、排氣壓力時(shí)應(yīng)考慮（consider)由此產(chǎn)生的氣體(gas)力應(yīng)滿足工作部件和傳動(dòng)部件的強(qiáng)度（strength)要求，以保證機(jī)器安全運(yùn)行。雖然原機(jī)器的名義活塞力為33000N，但各零部件都具有較大的強(qiáng)度余量，改造后的機(jī)器列最大活塞力小于40000N時(shí)仍能滿足要求。
　　在改造過程中除了要滿足各項(xiàng)熱力和強(qiáng)度指標(biāo)外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)力性能(property)，以保證改造后的機(jī)器(machine)平穩(wěn)。
　　4改造方案的研究與探討
　　根據(jù)上述改造原則，并考慮到要想在原機(jī)的最高排氣壓力（即32MPa）的范圍(fàn wéi)下對(duì)其進(jìn)行改造是相當(dāng)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(jī)的、級(jí)氣缸，且保留原機(jī)器的機(jī)身和電機(jī)布置不變，僅對(duì)其前五級(jí)氣缸提出一些改造利用的構(gòu)思。
　　方案1：將原機(jī)改造為單級(jí)壓縮機(jī)，即去掉機(jī)身上的各列氣缸而將4臺(tái)原機(jī)器的級(jí)氣缸分別安裝于原機(jī)的原列、-平-列、- %-平列和 -平-列的相應(yīng)位置，從而將其改造為單級(jí)四缸雙動(dòng)雙L四列型壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖序號(hào)1欄。
　　方案2：將原機(jī)改造為二級(jí)壓縮機(jī)，改造方案類似于方案1，所不同的是將原機(jī)-平-列氣缸改為-平-列氣缸并分別安裝(installation)于原機(jī)器四列氣缸的相應(yīng)位置上。改造的-平-列氣缸中的平衡室不論級(jí)吸氣壓力(pressure)為何值，均通入大氣壓力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見表2序號(hào)2欄。
　　方案3：將原機(jī)改造為二級(jí)壓縮(compression)機(jī)，改造方案類似于方案1、2，所不同的是將原機(jī)- %-平列氣缸改為- -平列氣缸并分別安裝于原機(jī)器四列氣缸的相應(yīng)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(jí)吸氣壓力為何值，均通入大氣壓力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見序號(hào)3欄。
　　方案4：將原機(jī)改造為三級(jí)壓縮機(jī)(compressor)，即保留原機(jī)低壓側(cè)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(jī)-平-、- %-平列中相應(yīng)的平衡室，且通入大氣壓力(pressure)，平衡室2由原機(jī)-平-列中的級(jí)缸改造而成（拆掉吸、排氣(Exhaust)閥直接通入某級(jí)吸氣壓力即可） ，去掉高壓側(cè)垂直列列和水平列，將其改造為兩側(cè)氣缸布置完全相同的雙L四列結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見序號(hào)4欄。
　　方案5：將原機(jī)改造為三級(jí)壓縮機(jī)，即保留原機(jī)高壓側(cè)的垂直列列去掉水平列 -平-列取而代之為原機(jī)低壓側(cè)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(cè)氣缸布置完全相同的雙L四列結(jié)構(gòu)(形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見序號(hào)5欄。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個(gè)轉(zhuǎn)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(jī)改造為四級(jí)壓縮機(jī)，即保留原機(jī)低壓側(cè)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(jù)活塞力平衡的需要通入某級(jí)吸氣壓力，去掉高壓側(cè)垂直列列和水平列，將其也改造為兩側(cè)氣缸布置完全相同的雙L四列結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見序號(hào)6欄。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。
　　根據(jù)改造原則，當(dāng)設(shè)定總指示功率240kW + Ni + 280kW，列中最大活塞力p + 40kN為約束條件時(shí)，經(jīng)大量反復(fù)計(jì)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(biāo)(cause)機(jī)的工藝參數(shù)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(jī)實(shí)施改造，可望得到較滿意的結(jié)果。
　　5改造實(shí)例
　　5. 1已知參數(shù)
　　某化肥廠在新上馬的二甲醚生產(chǎn)工藝中需一臺(tái)壓縮機(jī)，其工藝參數(shù)(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(tài)下。吸入狀態(tài)即p s = 0 55MPa， t s = 30 ，時(shí)為7 35m 3 /min）氣體組分CO 20% H 2 50%其余N
　　2、CH
　　4、CO 2 30%
　　現(xiàn)決定用該廠已淘汰了的L3 3- 17/ 320氫氮壓縮(compression)機(jī)改造而成，以滿足生產(chǎn)需要。
　　5. 2級(jí)數(shù)及各級(jí)壓力比的確定
　　根據(jù)已知工藝條件，可采取中的序號(hào)4所示改造方案，即取級(jí)數(shù)為3級(jí)。由已知條件計(jì)算得各級(jí)吸、排氣壓力(pressure)及壓力比。
　　若取機(jī)械效率(efficiency)m= 0 9，傳動(dòng)效率c = 1 0，則得計(jì)算電機(jī)功率N e= 267 3kW，原機(jī)所配功率為320kW的電機(jī)將有19 7%的功率儲(chǔ)備量，運(yùn)行時(shí)略有（大馬拉小車）之嫌，是本方案的不足
　　5. 3活塞(piston)力的計(jì)算
　　為提高各列活塞力的均衡性，按中序號(hào)4所示方案結(jié)構(gòu)(，將原機(jī)中的級(jí)氣缸容積(Capacity)改作平衡容積，通入改造后機(jī)器的級(jí)吸氣壓力(pressure)（ 0 55MPa） ，而原機(jī)-級(jí)間和-級(jí)氣缸上的平衡容積仍保留，并通入大氣壓力。昆山空壓機(jī)維修軸承跑外圈一般是因?yàn)榕浜系木炔粔蛞约巴馊Χㄎ环绞皆O(shè)計(jì)不合理造成的。并非所有機(jī)頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 據(jù)此結(jié)構(gòu)計(jì)算得各列活塞力如所示。
　　其中水平(Level)列（ - -平）在軸這側(cè)活塞力p.= 39 43kN，大于原機(jī)設(shè)計(jì)值33000N（ 3 3噸）。為安全(security)起見，對(duì)氣缸(壓縮空氣)、活塞、活塞桿及傳動(dòng)件（曲軸、連桿、十字頭）進(jìn)行了強(qiáng)度校核，經(jīng)核算全部滿足要求。另外，由于改造后機(jī)器的水平列-級(jí)氣缸、級(jí)-平衡(balance)室的壓力差比改造前有較大的增加，因此分別在-級(jí)級(jí)差活塞的155活塞體上加一道活塞環(huán)，在115活塞體上加二道活塞環(huán)，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(duì)原機(jī)的運(yùn)行條件有較大的變化，原機(jī)切向力均衡性必然被破壞(vandalism)，為保證改造后機(jī)器(machine)的平穩(wěn)運(yùn)行，需從新對(duì)切向力加以均衡。
　　經(jīng)動(dòng)力計(jì)算可得，對(duì)每側(cè)來說當(dāng)垂直列（ -平1 -平2）旋轉(zhuǎn)方向超前水平列（ - -平）90/時(shí)機(jī)器的最大能量變化量L max有較小值。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。空氣壓縮機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。同樣由動(dòng)力計(jì)算可知，當(dāng)兩側(cè)曲柄按所示旋轉(zhuǎn)方向錯(cuò)角為190/時(shí)的L max最?。?L max = 1906Nm）。考慮到電機(jī)與機(jī)器聯(lián)軸器聯(lián)接的實(shí)際情況(Condition)和可行性，現(xiàn)取兩側(cè)曲柄錯(cuò)角為180/，此時(shí)L max = 2160Nm，若取旋轉(zhuǎn)不均勻度= 80，則GD 2 = 2490Nm，小于原配套電機(jī)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(jié)構(gòu)經(jīng)核算，均能滿足改造后機(jī)器的要求，故可不作改動(dòng)地沿用。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。
　　6結(jié)語
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　　3. 3- 17/ 320氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)(compressor)在我國(guó)小氮肥廠有較大的擁有量，如何把這些行將淘汰的機(jī)型進(jìn)行改造以作他用，是當(dāng)前小氮肥廠改造挖潛、節(jié)能增效的一條重要途徑。
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　　3. 3- 17/ 320壓縮機(jī)原設(shè)計(jì)(design)壓力范圍較寬，氣缸結(jié)構(gòu)和直徑種類較多，傳動(dòng)構(gòu)件的強(qiáng)度安全(security)裕量較大，適應(yīng)面廣，只需投入較少的費(fèi)用對(duì)其稍加改造即可用于其他生產(chǎn)工藝中。本文經(jīng)過大量反復(fù)的計(jì)算，給出了幾種可望得到較為滿意結(jié)構(gòu)的改造方案，并通過一個(gè)實(shí)例說明了對(duì)其進(jìn)行改造的具體實(shí)施方法，可供有此類改造愿望和興趣的廠家作為參考。