综述
SUMMARY

化工压缩机应用的相关探讨

   引言
  科技的进步引领着人类进入到安逸的生活,而机械设备日益精进将带来经济效益,同时改善人们的工作条件,更能提升社会生产力,因此机械设备的开创性研发与有效利用以是我们要研究的一个课题。随着化工企业对系统的要求不断提高,并对压缩机需求更是逐渐提高,所以高能源费用和环保问题使压缩机的制造商在未来开发出更有效的化工压缩机。
  化工压缩机的主要用途是对压缩性的流体进行处理,在石油化学化工或者特殊化学产品的企业运用时常见的,有着较大的市场。
 
化工压缩机应用的相关探讨
 
  化工压缩机概述
  1.化工压缩机发展现状
  20世纪70年代,我国的离心式压缩机发展较大。在上海的吴径化工厂年产34万t的合成氨装置的建设中,上海的鼓风机厂、压缩机厂、冷冻机厂以及杭州的汽轮机厂分别开发成功合成氨工艺的空气压缩机、合成气的压缩机、氨冷冻的压缩机以及配套的驱动汽轮机。 在这段时间,我国离心压缩机最大的专业制造厂是沈阳鼓风机厂,工业汽轮机最大的专业制造厂是杭州汽轮机厂,分别经过新比隆与西门子公司购买了先进技术软件与成套设备,使得我国的离心压缩机组的设计制造从整体水平提升了一个台阶。与此同时,国内研究机构也对研究进度加强了,西安交大与中科院在三元流理论与气体试验方面取得突破,三元流动叶轮设计计算、分析程序与真实气体模拟计算方法达到国际先进水平。
  70~80年代,我国的离心压缩机不仅从、技术水平与质量管理都大幅度提高。到1987年四川的化工总厂建设30万t/年合成氨国产化项目时,国内制造厂担任了全部压缩机制造任务。目前,我国40余家大中型化肥厂使用的各类型离心压缩机,国内均制造过,约30台。
  乙烯工业使用的压缩机包括裂乙烯压缩机、 解气压缩机与丙烯压缩机。70年代中,我国研制成功4万t/年的乙烯用的“三机”,在兰化试车成功。在4万t/年的乙烯用“三机”之后,沈阳鼓风机厂研制出12万t/年的乙烯用“三机”,并为大庆石化提供48万t/年的乙烯裂解气压缩机与丙烯压缩机。现在,沈阳鼓风机厂已有6台45~60万t/年的乙烯用“三机”并交付使用。总的来说,我国现完全拥有能力设计、制造各种大、中、小型的乙烯装置用的压缩机。
  2.化工压缩机分类
  根据流体机械依工作流场不同,可分为两种:液压机械和空气机械。若依能量转换形式,可分为以下两种:流体动力学机械是把机械能转变为流体的能量,例如风扇、泵、压缩机和鼓风机等;流体传动机械是利用流体进行动力传送,如扭矩变速器、流体联接器、液压缸和气压缸等。空流体原动机械即将流体能量转变成机械能的机械,如汽轮机、蒸汽轮机、风力机和水轮机等;空气机械即依据使用压力的不同,分为鼓风机、风扇、压缩机和真空泵四类。
  目前,化工压缩机有三种不同的类型:①往复式,通常具有往复运动活塞,在吸气冲程之时吸入气体,当活塞反向运动之时,气体体积减小被压缩,当气体压力大于排气阀动作压力的时候,气体被排出。②动力式,压缩机的高速叶轮使气体动能增加,然后至于扩压器之中,动能转变为压力能,从而提高气体压力。③热力式,热力型的压缩机是经高速气体抑或蒸汽喷射,携带经内流动气体,再在热力型压缩机扩压室内,把混合物的动能转化为气体压力能。
 
  离心式压缩机工作原理及损失
  1.离心式压缩机工作原理
  化工离心式压缩机的动作原理和离心风扇相同,在壳套内装配旋转叶轮,再利用离心力把气体泵送,适用于压力较大的情况,主要目的是增加气体动能。空气经进气口沿轴向进到叶轮,在叶轮上再受离心力流至叶轮外缘涡形室,在涡形室中,空气中部分的动能转换成压力能,由排气口排出。
  2.离心式压缩机的损失
  在离心式压缩机进行转动时,牵涉到变数多且复杂,离心式压缩机损失可分为以下三种:
  (1)流路的损失:空气经压缩机吸口到出口之间会与机体固体部分产生摩擦进而造成能量的损失,此外因为流路横截面积的变化与弯曲造成能量的损失;
  (2)泄漏的损失:转轴或者叶轮转动部分和轴承、壳套的静止部分产生波漏造成损失,影响因素十分复杂;
  (3)机械的损失:包含轴封、轴承与圆盘等处损失,而轴承与轴封损失,通常认为和速率比无关,约为输入的功率1%。而圆盘的磨擦损失和叶轮表面的粗糙度、形状及蜗形壳形状都有关。
  从理论上讲,离心式的压缩机吸收功等于流路损失、机械损失、输出功、泄漏损失总和。但因为实验数据不足,当离心式压缩机运转流量低于最佳效率流量时,会有很多能量损失无法归纳到以上三项损失之中。这些损失在最佳效率点时的值为零,但随流量减少,损失将逐渐增加。
 
  化工压缩机的应用与运行维护
  1.化工压缩机应用压缩机当作气体输送机械设备被广泛应用到各个领域,几乎可以说是一种无法替代的气体输送机械设备。
  目前主要应用于以下方面:
  (1)压缩气体作为动力,可用以驱动各类型风动机械与风动工具,达到控制各种仪表与自动化装置等;还可作为化工工业流程之中气体输送与能量回收的设备;
  (2)在原油与天然气的开采输出作业时,压缩气体为机动车的动力。油田采油的过程中,把高压气体送至油井,可提高与维持油井喷油的压力。天然气与原油输送管线流程中,可作气体的输送设备其压缩机的机组具有突出优点:运行可靠安全、单机功率较大、便于集中的管理以及维护费用较低;
  (3)压缩气体用于制冷与气体的分离,指的是气体经过压缩冷却膨胀再到液化,主要使用在人工制冷压缩机,一般为制冷机;例如被液化的气体是混合气,可以在分离装置内将各组分分离出,进而得到合格的纯度气体,并在液化深冷天然气工艺中被较频繁的应用;
  (4)在化工工业过程当中,某些气体往往提高压力对合成与聚合都比较有利,如氮和氢经高压后反应合成氨、氢和一氧化碳经高压后合成甲醇以及二氧化碳和氨经高压合成尿素,此外高压下可乙烯聚合成聚乙烯和丙烯聚合成聚丙烯等等应用;
  (5)压缩机还可用于气体远程输送与装瓶,如天然气煤的等管道输选与装瓶。
  2.化工压缩机的运行维护
  (1)工艺指标进行控制:设定工艺指标指的是,在满足机器运行寿命、运行安全及经济运行等因素共同决定的,在压缩机各种工艺指标都需要严格执行,且严禁随意改动。
  (2)换热与换热设备的管理:保证水压、水质、水温;规范压缩机冷却设备与水质管理的工作;将列管式换热器、冷排分布器、循环水、油冷却器水质的管理等作为日常管理内容,保障压缩机换热的环境。
  (3)润滑管理:润滑系统管理重点为过滤干净油品合格以及油压保证,另外必须建立压缩机润滑的管理程序,将压缩机润滑设备、润滑油及润滑的连锁报警装置管理,加以严格规范并确保压缩机的润滑有效。
  (4)压缩机停开车的管理:防止启动设备的液击与抽负;防止高压或低压和安全阀的起跳;防止因调换不合格导致精炼微量的不合格以及合成触媒的中毒;防止因压缩比的控制不当,造成压缩机的受力不均衡;防止阀门使用不当,造成系统的物料倒流或流量产生波动。
  (5)压缩岗位的操作规程:压缩机日常操作管理必须做到有法可依,应该建立压缩岗位操作规程,对操作人员日常职责、操作程序、开停车、巡检、紧急故障处理、润滑以及压缩机运行监控等进行严格规范。
  (6)档案的记录管理:必须建立压缩机档案管理的标准,从压缩机的原始安装、主要部件检修、试车、事故、改造及其他重要信息进行管理,做到详细记录、总结并服务于生产。
 
  结束语
  随着时代的进步,从20世纪50年代我国已能制造出离心式压缩机,再到如今,我国引进了一系列高性能中、高压力离心式压缩机,广泛应用到大型化工厂,并取得许多使用的经验,在面对引进技术进行消化和吸收的基础上,还进一步提高了自己研究、设计与制造的能力。压缩机组属技术密集、高难度的产品,拥有较强的专业制造技术。但因为化工与石油化工装置不断走向大型化,企业对压缩机组的可靠性、能耗、配套水平等要求也随之提高。
  现在世界先进的压缩机制造厂家仍然致力于这项研究。例如在压缩机气动性能设计所使用的程序,能够增加试用到几百大气压;在临界条件下仍可适用几十种的复杂气体,对计算的精度有大幅度提高;在转子稳定性的研究,研制出超二阶、超三阶高柔性的转子,并成功的使用;另外在各部件成套技术都有了发展,例如密封、调节系统、轴承、辅机配套水平等方面。
  综上所述,如何与世界上先进压缩机制造技术靠近,是现在必须解决的问题。
化工压缩机应用的相关探讨
 
  参考文献
  [1] 马艳飞.化工压缩机应用浅析 [J].科技创新与应用,2013,22:298.
  [2] 邵珠群.对化工压缩机发展及其应用的浅析[J].今日科苑,2010,24102~103.
 
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