Falles comuns i anàlisi deCompressors d'hidrogen
Resum:
Compressors d'hidrogentenen un paper crucial en processos com el refinament del petroli i el transport de gas de síntesi de metanol a les indústries químiques del carbó. Si un compressor d'hidrogen funciona malament, pot provocar aturades de plantes o fins i tot fuites de gas, incendis i explosions, provocant pèrdues econòmiques importants. Aquest article se centra en els compressors de pistons utilitzats per transportar gas d'hidrogen, proporcionant una anàlisi detallada dels problemes operatius comuns i oferint les recomanacions de manteniment corresponents. Aquests coneixements tenen com a objectiu ajudar els gestors de seguretat i els operadors d'equips a les empreses químiques.
En els processos químics a gran escala, moltes reaccions gas-gas, gas-líquid o gas-sòlid requereixen condicions d'alta pressió, cosa que fa que els compressors siguin àmpliament utilitzats. Entre aquests, els compressors de pistó són un dels tipus més comuns. Els compressors de pistó ofereixen una alta eficiència de compressió i una gran adaptabilitat, i es poden dissenyar per a aplicacions de baixa, mitjana, alta i ultraalta pressió (més de 350 MPa). A velocitats de rotació constants, el volum de descàrrega dels compressors de pistons es manté relativament estable malgrat les fluctuacions de la pressió de descàrrega. No obstant això, els compressors de pistó tenen estructures complexes i nombrosos components, cosa que els fa propensos a fallades si no es fan servir o es mantenen correctament.
A la indústria química, per garantir la progressió normal de les reaccions químiques utilitzant l'hidrogen com a matèria primera, l'hidrogen es comprimeix normalment a altes pressions, la qual cosa requereix l'ús de compressors de pistons dissenyats principalment per al transport d'hidrogen. Per exemple, a la indústria de la síntesi d'amoníac, la pressió d'admissió de la barreja hidrogen-nitrogen és de 0,03 MPa, i després de 6-7 etapes de compressió, la pressió de descàrrega final arriba a 31,4 MPa. En el procés de producció de gas de síntesi de metanol a les indústries químiques del carbó, la pressió d'admissió de la barreja d'hidrogen i diòxid de carboni és de 2,5 MPa i, després de múltiples etapes de compressió, la pressió de descàrrega final arriba a 5-10 MPa (mètode de baixa pressió). ) o 35 MPa (mètode d'alta pressió).
1.Principi de treball i classificació deCompressors d'hidrogen
1.1 Principi de funcionament
L'estructura d'un compressor d'hidrogen és relativament complexa, amb el seu diagrama esquemàtic que es mostra a la figura 1. Els components clau inclouen el cilindre de ferro colat, el revestiment del cilindre de ferro colat, la culata de ferro colat, el cigonyal de ferro colat, la biela, la creu (inclosa la corredissa de la creu) , embalatge, pistó (inclosos els anells del pistó), anells rascadors d'oli, biela del pistó d'acer inoxidable i vàlvula de gas d'acer inoxidable. A més, hi ha alguns dispositius auxiliars com ara filtres de gas, amortidors i oleoductes de lubricació.
De manera similar a altres compressors alternatius, el compressor d'hidrogen implica tres processos principals: admissió, compressió i escapament. Accionat per un motor elèctric, el cigonyal mou el capçal, la biela del pistó i el pistó cap endavant i cap enrere dins del cilindre. El gas és comprimit pel pistó i finalment expulsat a través de la vàlvula de gas.
Figura 1: Diagrama esquemàtic de l'estructura del compressor d'hidrogen
1.2 Classificació
Compressors d'hidrogenEs classifiquen en funció del rang de volum de descàrrega i pressió de descàrrega. Les categories específiques es mostren a la taula 1.
Taula 1: Classificació deCompressors d'hidrogen
En funció de la posició relativa del pla base i de la línia central del cilindre,compressors d'hidrogentambé es pot dividir en compressors horitzontals (el pla base és paral·lel a la línia central del cilindre, incloent principalment tipus oposat, tipus d'un sol costat i tipus d'equilibri simètric), compressors verticals (el pla base és perpendicular a la línia central del cilindre) i angulars. compressors (el pla base forma un cert angle amb la direcció de la línia central del cilindre).
Els compressors verticals i els compressors horitzontals amb cilindres a un costat del cigonyal són adequats per a condicions de petit volum de gas. Entre els compressors horitzontals, el tipus d'equilibri simètric s'utilitza àmpliament i és una de les millors opcions per als compressors alternatius mitjans i grans. Aquest tipus de compressor té múltiples cilindres distribuïts uniformement a banda i banda del cigonyal, formant un angle de 180 graus amb la direcció de la línia central del cilindre. Els compressors oposats són adequats per a condicions de compressió de gas a alta pressió, mentre que els compressors angulars són adequats per a compressors de mida petita i mitjana. Els compressors angulars es poden dividir en diversos tipus segons l'angle, com ara tipus W (angle de 60 graus), tipus L (angle de 90 graus) i tipus ventilador (angle de 40 graus), entre d'altres.
2.Model de compressor d'hidrogen i significats de lletres
Per facilitar la identificació ràpida de les característiques estructurals del compressor, el cabal volumètric, la pressió de treball i altra informació,compressors d'hidrogen, com altres equips químics dinàmics comuns, tenen números de model designats, amb cada lletra que representa significats diferents. El diagrama esquemàtic del model del compressor d'hidrogen es mostra a la figura 2.
Figura 2: Diagrama esquemàtic del model del compressor d'hidrogen
A la figura 2, la "diferència" al final del número de model s'utilitza principalment per distingir entre els tipus de compressors, generalment representats per una combinació de lletres i números. "Pressió" es refereix a la pressió manomètrica de la pressió de descàrrega nominal després que el gas sigui comprimit pel compressor, mesurada a la pressió atmosfèrica estàndard. "Cabal volumètric nominal" es refereix al cabal del gas descarregat pel compressor, calculat en funció de les condicions a la posició estàndard d'aspiració (pressió, temperatura, composició del gas). L'"estructura" i les "característiques" del compressor d'hidrogen representen l'estructura i les característiques específiques del compressor, amb els significats de cada lletra detallats a les taules 2 i 3.
Taula 2: Lletres i significats de l'estructura del compressor d'hidrogen
Taula 3: Lletres i significats de les característiques del compressor d'hidrogen
3. Falles comuns deCompressors d'hidrogen
Compressors d'hidrogentenen una alta precisió de fabricació i requisits de manteniment. Quan el compressor d'hidrogen funciona sota l'accionament del motor, el cigonyal gira ràpidament i es mou cap endavant i cap enrere. Un extrem del cigonyal i la biela està connectat al component de la creu, que també es desplaça dins de la guia sota l'acció del cigonyal i la biela, per la qual cosa, finalment, impulsa el pistó per alternar i comprimir l'hidrogen (o gas mixt que conté hidrogen). Tanmateix, durant el moviment alternatiu prolongat del cigonyal, la biela i els components de la creu, aquestes peces són propenses a desgastar-se. El desgast greu pot afectar la qualitat operativa, la qual cosa requereix la detecció i l'aturada oportunes per al manteniment per garantir el funcionament segur i estable del compressor d'hidrogen.
3.1Avaries del sistema d'oli lubricant i anàlisi de causes
El problema més comú amb el sistema d'oli lubricant del compressor d'hidrogen és la baixa pressió de l'oli. Durant el funcionament normal, l'oli lubricant és pressuritzat per la bomba d'oli i enviat al filtre de la primera etapa, després passa pel refrigerador d'oli lubricant extern i el filtre de segona etapa, i es divideix en tres vies. La primera ruta va al manòmetre de pressió d'oli del compressor (incloent manòmetres remots i locals); la segona via arriba a la petita secció del coixinet d'extrem gran per proporcionar lubricació; i la tercera via va a la bomba compensadora per evitar fuites del limitador de pressió d'oli.
En el manteniment normal del sistema d'oli lubricant, el primer pas és inspeccionar visualment cada sistema de línia d'oli, especialment els punts de segellat estàtics de les canonades. Si es troben filtracions o taques d'oli, s'ha d'estrenyir la línia d'oli amb fuites. Durant el funcionament normal del compressor d'hidrogen, el sistema d'oli lubricant es troba sempre en un estat de pressió negativa, cosa que dificulta detectar la pressió de l'oli reduïda. Per determinar-ho amb precisió, es necessiten inspeccions detallades dels punts de segellat estàtics de les línies d'oli i s'han de substituir les canonades que puguin tenir fuites per eliminar els riscos potencials. A més, s'ha de comprovar estrictament la qualitat de l'oli lubricant, ja que el contingut d'aigua i els nivells d'ions metàl·lics poden accelerar la degradació de l'oli. Si el contingut de gas no condensable de l'oli supera l'estàndard, es poden produir fluctuacions de pressió de l'oli. Inspeccionant la línia de subministrament d'oli lubricant i el buit entre la cavitat del filtre de la segona etapa i el refrigerador d'oli, es pot avaluar el nivell de condensació de gas a les llacunes més grans de la línia d'oli que indiquen més condensació. Dues raons habituals per a la condensació són: (1) l'oli lubricant té una certa solubilitat per a l'aire extern, cosa que dificulta evitar una petita quantitat de dissolució de l'aire; (2) el dispositiu limitador de pressió d'oli de segona etapa retorna l'oli barrejat amb una petita quantitat d'aire, formant escuma, que s'acumula i augmenta la bretxa. Per resoldre aquest problema, la sortida del tub d'oli de retorn s'ha de col·locar el més a prop possible de l'extrem més llunyà de l'entrada del filtre d'oli lubricant per evitar la concentració d'escuma a la canonada.
3.2 Anàlisi de la vàlvula de gas, les avaries de la placa de la vàlvula i el manteniment
Normalment,compressors d'hidrogenhauria de canviar a una unitat d'espera i sotmetre's a manteniment o inspecció cada 3 o 6 mesos. S'ha de prestar especial atenció a les vàlvules de gas, ja que les plaques de les vàlvules són propenses a l'acumulació de carboni, l'acumulació de fangs d'oli o la pols, i els ressorts de les vàlvules de gas es poden trencar. La tapa de pressió de la vàlvula de gas té diversos cargols superiors; durant el manteniment, aquests cargols s'han d'afluixar i col·locar en un recipient net o un drap sense pols. A continuació, s'han d'afluixar els cargols i les femelles de la part superior de la tapa de pressió de la vàlvula de gas, deixant els dos cargols i femelles diagonals fins que no s'escapi gas del cilindre i, a continuació, traieu-los tots. Finalment, traieu la tapa de pressió i la tapa de premsa de la placa de la vàlvula, traieu suaument la placa de la vàlvula i netegeu les possibles taques d'oli o fangs per a la inspecció del material. Totes les vàlvules de gas s'han de provar amb nitrogen abans de la instal·lació per garantir que no hi hagi fuites. Els detalls sobre l'anàlisi de fallades de la placa de la vàlvula i els mètodes de manipulació es mostren a la taula 4.
Taula 4: Anàlisi de fallades de la placa de la vàlvula i mètodes de manipulació
3.3 Bloc de cilindres
La suavitat i la lubricació de la paret del cilindre són crucials. A mesura que el pistó canvia ràpidament dins del cilindre, si l'hidrogen conté pols o partícules, la paret del cilindre es pot ratllar o acanalar, cosa que pot provocar una fallada del cilindre. Si les ratllades o les ranures són menors, es poden allisar amb una pedra d'esmolar de mig punt. Per a ratllades o ranures més greus, on la longitud de la ranura supera 1/4 de la circumferència del cilindre i l'amplada de la ranura és superior a 3 mm i una profunditat superior a 0,4 mm, cal perforar el cilindre. El mandrinat és un tractament comú per al desgast greu, augmentant lleugerament el diàmetre del cilindre, però no superant el 2% del diàmetre del disseny original, amb una reducció del gruix de la paret que no superi 1/12 del gruix original. Després d'avorrir, seleccioneu els pistons i els anells de pistons que coincideixin amb el nou diàmetre del cilindre per garantir un espai lliure adequat.
3.4 Cruïlla i biela
La creu es forja normalment amb acer al carboni o aliatge d'alta qualitat, proporcionant una gran resistència i rigidesa. Connecta l'extrem inferior de la barra del pistó al coixinet de l'extrem petit de la biela, transmetent la força del pistó a la biela i al cigonyal. La biela converteix el moviment alternatiu del pistó en el moviment de rotació del cigonyal. La creu, el passador, la placa lliscant i el rail de guia es coneixen col·lectivament com a conjunt de la creu i són propensos a trencar-se a causa de l'alta pressió.
Substitució de la creu:
Si s'ha retirat el seient intermedi del cos, la creu es pot substituir traient-la de la brida de connexió. Si el seient intermedi és integral amb el cos, la substitució de la creu es pot realitzar mitjançant forats de mesura al cos.
Durant la substitució de la finestra, moveu la creu al centre de la finestra (és a dir, el centre de la ruta de lliscament de la creu), gireu-la 90 graus al llarg de l'eix per alinear els camins superior i inferior amb els dos costats de la finestra i, a continuació, paral·lelament, traieu-lo per la finestra per reparar-lo i substituir-lo.
En reparar, eviteu danyar la superfície de treball de la ruta de lliscament, alineeu-vos amb el port de guia i assegureu-vos que l'espai lliure compleixi els requisits especificats.
Substitució del coixinet d'extrem gran de la biela:
(1) Utilitzeu el dispositiu de gir per col·locar el diàmetre del cigonyal a la part superior i fixar-lo per evitar lliscaments i accidents.
(2) Primer, traieu els cargols de la biela de la part inferior, utilitzeu cargols d'anell d'elevació per suspendre la tapa de la biela, després traieu els perns de la biela superior i aixequeu la tapa i el coixinet juntament amb els cargols de l'anell d'elevació.
(3) Gireu lentament el cigonyal amb el dispositiu de gir per separar la biela del diàmetre del cigonyal i traieu la biela per substituir-la.
(4) Substituïu els coixinets de la biela per parells.
(5) Realitzeu proves no destructives dels cargols de la biela.
(6) Actualment, els coixinets d'extrem gran de la biela solen ser coixinets estàndard de parets primes, que no requereixen raspat. L'espai lliure dels coixinets de grans dimensions ha de complir estrictament els requisits de disseny.
Substitució del coixinet d'extrem petit de la biela:
(1) Primer, traieu la femella de fixació del passador de posicionament i traieu el passador de posicionament. Utilitzeu una vareta rodona per empènyer el passador de la creu des d'un extrem per separar la creu de la biela. A continuació, traieu la biela de la coberta del motor i procediu a la substitució del coixinet de l'extrem petit, protegint el camí de lliscament.
(2) Durant la substitució, premeu el coixinet antic fora de l'extrem petit de la biela i premeu el coixinet nou.
3.5 Cigonyal
La conicitat i l'ovalitat del diàmetre principal i del cigonyal haurien de ser<0.10 mm; the main shaft levelness should be <0.05 mm/M (higher in the motor direction). Each inspection should include non-destructive testing of the crankshaft journals.
Substitució del coixinet principal:
(1) Traieu la coberta lateral del cos de la màquina i les cobertes laterals finals i separeu les connexions del cigonyal i del motor. A continuació, afluixeu el tub d'oli lubricant i la coberta del coixinet principal per treure la carcassa inferior del coixinet principal.
(2) Col·loqueu un gat sota el cigonyal a les posicions adequades (mantenint-lo equilibrat), aixequeu el cigonyal aproximadament 0,1–0,2 mm i utilitzeu una vareta rodona o altres eines adequades per treure'l. la carcassa inferior del coixinet principal des del seient del coixinet. De la mateixa manera, inseriu la nova carcassa inferior al seient del coixinet.
(3) Instal·leu la nova carcassa superior del coixinet principal i la coberta al seient del coixinet i fixeu els cargols del coixinet segons sigui necessari.
(4) Els coixinets principals fets per parells s'han de substituir per parells.
(5) Ajusteu l'espai lliure entre el coixinet d'extrem gran i el diàmetre del cigonyal utilitzant calces per a coixinets de paret gruixuda. Per als coixinets de parets primes, raspeu si el joc és massa petit; substituïu-lo si és massa gran.
(6) Mesureu el joc radial mitjançant mètodes de pressió de plom i el joc axial utilitzant calibres de pals o restant els diàmetres del forat i l'eix del coixinet.
(7) El joc radial ha de ser de 0,8‰–1,2‰ del diàmetre del torn.
(8) Per als requisits específics del disseny, l'espai lliure del coixinet principal ha de seguir estrictament els valors de disseny del compressor.
4. Conclusió
En els processos de producció química que utilitzen hidrogen com a matèria primera, el compressor d'hidrogen és un equip bàsic per a reaccions químiques. Per tant, s'ha d'establir un programa de manteniment ben planificat, que inclogui comprovacions periòdiques de les unitats en espera i treballs de manteniment seguint els requisits del fabricant després de canviar a un compressor de reserva. A més, s'ha de revisar periòdicament el sistema d'oli lubricant i netejar els filtres primaris i secundaris. Durant les inspeccions, utilitzeu un estetoscopi per comprovar si hi ha sons anormals en diversos segments del compressor per determinar si el bloc de cilindres de ferro colat, el cigonyal, les bielles, etc., funcionen amb normalitat. Aquest article analitza i resumeix els principis de funcionament, classificacions i errors comuns decompressors d'hidrogen, proporcionant orientació operativa per a la indústria química, millorant els nivells d'operació, gestió i manteniment decompressors d'hidrogen, assegurant un funcionament estable, reduint les pèrdues de temps d'inactivitat i maximitzant els beneficis econòmics per a les empreses.
Exempció de responsabilitat:
1. Part d'informació gràfica i textual prové d'Internet i dels comptes oficials de WeChat, amb la intenció de compartir més informació.
2. La informació facilitada és únicament amb finalitats d'aprenentatge i referència i no implica l'aprovació de les opinions expressades. No es garanteix l'exactitud, la fiabilitat o la integritat de la informació.
3. Si hi ha dubtes relacionats amb el contingut, els drets d'autor o altres problemes, poseu-vos en contacte amb nosaltres en un termini de 30 dies per eliminar-lo.