H-198/13.7型活塞压缩机如何改造？

2017-03-04 10:19分类：电工基础知识阅读：

H-198/13.7型活塞压缩机存在一级排气温度高、机组振动大、一级活塞的强度和刚度不足等问题。通过改造一级活塞组件、二级缸盖和一级活塞的结构形式，降低一级排气温度，减小机组振动，提高一级活塞的强度和刚度等措施，机组的整机性能得到大大改善、提高了运行可靠性、改造获得成功。

新钢钒于2006年6月安装设用了两台H-198/13.7型活塞压缩机。该机型为上海压缩机有限公司1996年的产品，机组为H形回列对置往复活塞3级空气压缩机，传动轴为三段式，电动机功率1250kW，设计轴功率1248kW，排气压力1. 37MPa（表压），设计排气量198m3/min(大气常态吸入，温度30℃，绝对压力0. 0863MPa)，各级气缸直径分别为830mm、650mm、420mm，活塞行程280mm主轴转速428 r/min。由于当时的技术水平有限，机组在运行过程中出现了较多的问题，特别是一级排气温度达到190℃（进气35℃）时，尽管采取了定期清洗气缸冷却水套和气体冷却器等措施，但未能消除压缩机超温现象，严重威胁机组的安全可靠运行，必须通过更改机组的结构参数才能解决此问题。新钢钒与上海压缩机有限公司进行了多次技术交流，提出并实施了改造方案。经改造，机组运行正常，取得良好效果。H-198/13.7型活塞压缩机传动示意图如图11-18所示。
1．机组存在的问题

(1) -级排气温度高机组运行过程中，各级排气压力分别为0.25MPa、后端壁与活塞壳焊接处产生疲劳裂纹并不断扩大，最终导致活塞解体。活塞解体后的部件表面不平整，在轴向方向的位移尺寸超出活塞的向轴、向盖余隙，使机组发生撞缸事故。
2．改造措
(1)增大一级活塞余隙，改造二级缸盖为了使压缩机一级排气温度尽可能降低到170C以下，经过方案比较，决定采用改造一级活塞组件和二级气缸盖的方案，即通过增大一级活塞余隙、减小一级气缸的工作能力、提高二级气缸的能力来实现。

①改造两个一级活塞、两个一级活塞杆及配套活塞背帽。活塞单面锥台高度由原来的295mm减到2llmm，活塞直径由原来的820mm（图样尺寸为825mm）增大到825mm。这样余隙从原来的9qo增加到15%（全部切除将增加余隙24qo），设计流量则从207m3/min降到190m3/min，一级排气温度理论计算为160℃（吸气温度30℃），轴功率1200kW。锥台切除后，为活塞内部结构的改善创造了条件，并

能优化其他运行参数。改造后的H-198/13.7型压缩机一级活塞图如图11-19所示。

②改造了二级缸盖。通过增加垫板措施，使二级缸盖增厚了20mm，二级气缸向盖余隙由25mm降到Smm，增大了二级缸的吸气量，进一步促进了一级排气温度的下降。增加的垫板采用涂抹了螺纹锁固剂的沉头螺钉与缸盖本体连接、沉头螺钉再与垫板焊接，连接的沉头螺钉数量达35个。改造后的H-198/13.7型压缩机二级缸盖图见图11- 20。

(2)改造一级活塞的结构形式活塞采用20#钢板焊接结构，活塞内部肋板的布置要均匀，肋板回转面积要直接承受85qo以上的活塞力；活塞各焊接部位焊接要良好，母材要有规范的焊接坡口，焊高符合规范要求，活塞焊后热处理要符合规范要求；活塞腔要做水压试验，试验压力为0. 25MPa，保压时间不少于30min，并应不渗漏；在活塞端表面上钻了直径为3mm的通气孔。这些措施保证了活塞良好的强度和刚度。

将活塞支撑环改为了巴氏合金环，活塞环采用PEEK材质。

(3)其他改造措施针对机组波纹补偿器拉杆多次断裂的问题，通过增设一排、二排、三排管道的支撑，改变管道的振动固有频率，加大波纹补偿器拉杆尺寸及采用弯管压力平衡型补偿器等措施，促进了机组振动减小。
原电动机支撑轴承的润滑方式为油浴润滑，油品为TSA46#汽轮机油，油温达到75℃以上，电动机轴承经常损坏。将电动机支撑轴承润滑方式改为了强制循环润滑，润滑油与主机传动润滑油一致，均为HLlOO#通用机床润滑油，轴瓦温度降到了60C以下。

3．效果

机组运行的温度、压力情况如表11-10所示。机组运行的振动情况如表11-11所示。机组主电动机电流由改造前的134A降到116A．降低了13.4%；轴功率由1430kW降到1220kW左右，降低了15%；机组排气量由207m3/min（设计）降到185m3/min，降低了11%左右。机组运行平稳，一级排气管道、曲轴箱、电动机支撑轴承、二级缸等部位的振动均有较大的降低，降幅达到20%以上。一级缸的振动值与改造前相比降幅较小，分析确认为一级活塞向轴、向盖的余隙差别较大所致，属正常现象。经一段时间的振动监测，振动没有裂化趋势，机组运行平稳。

①改造方案理论充分、技术可行，相比对气缸体进行改造，投资最省，改动最小。

②机组一级排气温度降到170℃以下，满足了相关规范要求，提高了活塞环、支撑环的使用寿命。

③一级活塞的锥台切除了84mm、肋板布置方式得到改善、肋板受力状况变好，提高了活塞的强度和刚度，延长了活塞的使用寿命。

④压缩机整机性能得到优化，改造均衡了压缩机各级的压缩能力，各级压缩比匹配良好、受力状况得到根本改善、平均振动值大大降低，机组运转平稳，比功率符合标准要求。优化改造虽然降低了机组排气量，但保证了机组的安全可靠运行，是成功的。