综述
SUMMARY

压缩机节能改造关键性因素探讨<下>

   <……接上期>
  7 活塞压缩机填料对压缩机节能的影响
  气体活塞压缩机尤其是化工压缩机的活塞杆填料泄漏,从一段吸气经净化压缩,在高压段漏失,显著地增加了压缩机的能耗。这不但泄漏损失了贵重的工艺气体,而且还造成环境污染和危险因素(如失火、中毒等)。有的氧气压缩机由于活塞杆填料泄漏严重造成失火,导致整台压缩机报废。有的氢气压缩机由于活塞杆填料泄漏严重造成失火的极度危险事故。
  活塞压缩机气阀、活塞环的泄漏都是内漏,而活塞杆填料的气体泄漏是外漏,直接漏到了大气。在这个过程中,大量的原料气就白白的漏失了,这个数量有时是很大的,严重的达到5~10Nm3/分钟。
  化工压缩机压缩的气体,不乏有易燃、易爆、有毒、腐蚀性气体。填料的作用比空气压缩机重要,对密封性要求高,尤其是氢压机、氧压机、氯气、氯乙烯和氯甲烷压缩机。
  由于经填料泄漏的气体,直接漏到了大气中,不仅漏失了贵重的工艺气体,增加了压缩机电耗,而且造成安全隐患,污染了环境。
  氢气的爆炸极限是4.1~74.3%,甲烷是5~15%,丙烷是2.37~9.5%,丙烯是2~11%,氯甲烷是8~20%。氢气爆炸极限很宽,很容易爆炸。炼油厂的氢气压缩机填料漏气,须充氮气稀释到爆炸线以下排空。
  尽量提高填料密封性,减少填料漏气,提高填料不漏气的工作时间的技术;在填料发现漏气时,及时减少和治理漏气的技术更有价值。
  填料是指密封气缸座与活塞杆间隙的元件。因为过去大都用浸有石墨的石棉盘根填充此间隙,故而得名。现在已多用填充聚四氟乙烯密封环、阻流环和节流环构成一组安装在填料盒中,每件填料函有5~10组。
  安装在压缩机上的填料,在气体压力作用下,紧紧的抱住活塞杆的摩擦面,由于多组密封环组合安装,气缸内的压力被逐环降低,当填料状况好时,填料漏气很轻。
  化工压缩机的填料一般都有一个回气室,漏到此室的气体,用回收管集合到总回收罐或一段吸气管。最外面一组密封回收室的低压气体不致漏入中体或大气。当填料不漏气或漏气少时,回气室压力不高,回收管基本不憋压,回气通畅,填料函不出现漏气现象,或漏气很轻。当填料磨损或失效后,回气室压力升高,回气管回气不及时,密封回气室的最外面两环密封环,封不住时,填料开始出现漏气,不妥善处理的话会漏气现象会逐渐严重。  
  提高填料密封性的要点是:
  1.选用较好的材料,例如填加碳纤的聚四氟乙烯,金属塑料等延长填料寿命;
  2.加强填料组件的冷却作用,及时清理冷却水路;或提高填料冷却水的洁净度;
  3.合理的密封环尺寸和填料盒尺寸及间隙设计;
  4.精细的加工;
  5.好的填料弹簧;
  6.精良的安装技术;
  7.安装时应加注特种润滑脂,使填料和活塞杆实现理想的磨合;
  8.密封环破损导致填料漏气的主要原因是活塞杆磨损,保护好活塞杆,填料漏气的现象就很少或很轻。采用有效技术控制活塞杆不磨损或磨损很慢。给填料注少量的具有修复功能的润滑脂,会数倍延长填料的寿命。在注油中填加1%的SL润滑油抗磨修复剂,会保护活塞杆,解决填料漏气现象。
  9.当填料开始出现轻微漏气时,及时注少量的专用SL塑料润滑脂,会缓解漏气;
  掌握和灵活运用上述9点,可使普通的压缩机填料成为不漏气的压缩机填料,使填料和活塞杆摩擦副可以两年不漏气。
  2006年以前的海化盛兴化工公司氮氢压缩机,高压段填料有50%在漏气,2007年处理后,很少看到填料漏气。
  联盟化工一厂净化二车间S4M32-联盟化工一厂净化二车间的2#S4M32甲醇压缩机的3、4段是无油润滑,其2#,3#,4#的三段因结焦严重,填料寿命仅有3周。2008年元月23日,在更换2#压缩机三段填料时,在填料盒内,密封环表面添加了SL特抗磨塑料润滑脂,开机后填料出现微漏,运行1.5天后,经磨合,填料不再泄漏,到2009年8月29日已运行600天(无油状况,还在继续运行),超过原寿命30倍;
  2008年12月18日,联盟化工二厂净化车间所属9号压缩机的7段填料漏气较严重,除有漏气发出的噪声外,还伴有的轴向撞击声(填料密封环已严重磨损)。用注脂泵从注油口注SL特抗磨塑料润滑脂后,7段填料漏气现象明显减轻,第二天漏气基本消除,截止2008年12月31日仍很好。2009年1月12,9#机5段活塞背帽松,声响,换7段填料时发现,外填料都烂了,内填料最外边两环磨损较严重,其余磨损很轻。
  就是说2008年12月18日注那么多压缩机油并不能阻止漏气,注点特种脂后,漏的轻多了,撞击声也没了,甚至不漏了。他们发现注一次那种润滑脂(100克左右),可坚持一天多不漏。若坚持每天注那种润滑脂,该高压填料是不会漏的。
 
  8 压缩机润滑技术对压缩机节能的影响
  现在的压缩机润滑技术很不完善,不适合压缩机可靠性的需要。
  压缩机润滑技术不完善体现在:
  1.无油螺杆空压机的齿轮箱内一般都用透平油,实际上应该用齿轮油,即使是用抗磨液压油也不行。或者用韩国SK公司的合成空气压缩机油S或SK极压汽轮机油EP,其FZG齿轮载荷试验通过级为12级(100号以下的齿轮油的FZG齿轮载荷试验通过级为10级)。其SK极压汽轮机油EP的FZG齿轮载荷试验通过级为10级。
  搞汽车的,矿山的,轧钢的技术人员都知道齿轮箱用什么油。
  2.汽轮机驱动活塞压缩机的润滑问题值得研究
  国内某化工厂,要求上海德莱赛公司提供汽轮机驱动的氮氢压缩机,但由于减速箱和压缩机采用同一稀油站,未解决好齿轮的润滑问题,造成齿轮快速磨损,震动加大,并造成高速轴多次断裂,被迫把汽轮机驱动改为电机驱动,损失好几百万。
  现在又有人在搞汽轮机驱动的氮氢压缩机,应汲取前面的经验教训。
  3.活塞压缩机气缸填料到底应怎么润滑;
  4.螺杆压缩机用什么油综合经济型更好。
  以上事实说明压缩机的润滑从理论和压缩机油的技术还有待于发展。  
  螺杆压缩机润滑问题
  实际事例1:作者2004年在解决机车用螺杆压缩机的异音问题时,应用了抗磨剂,成功地消除了异音,取得意想不到的效果:2004年5月28日,上海机务段电话急告石家庄国祥精密机械有限公司装在牵引京沪提速客车的DF110057号机车上的02B007空压机组发生异音,经研究同意作者强化润滑的技术措施,2004年6月1日加入特殊的抗磨添加剂。添加后,异音减小直到消除,运行一直正常。2005年5月28日该机按计划返厂大修时,竟然发现轴承仍完好。
  实际事例2:2004年6月27日,沈阳机务段反应在SS90050号机车上的02ADⅣ028空压机组,启动时有异音,加入抗磨添加剂后,异音逐步减小,到2005年2月2日压缩机运转状况仍正常。
  实际事例3:2004年7月4日沈阳机务段反应SS90045 02AD002空压机组声音很大,加入抗磨添加剂后,异音逐步减小;2004年7月26日返厂后,在试验室检测,噪声正常、功率正常。
  作者时任石家庄国祥精密机械有限公司高级技术顾问,该公司全部采用壳牌的半合成和合成压缩机油(用于长城外的机车),当时就发现即使像壳牌这样的半合成回转压缩机专用油和合成回转压缩机专用油在螺杆压缩机轴承润滑上,已显得有些乏力,尤其是对使用4点轴承的螺杆压缩机。
  其实在1994年,作者在走访南通国棉一厂(李鸿章办洋务时就修建的织造厂),他们反映国外某名牌的40m3/min无油螺杆空压机前三年好用,过了三年故障开始增多,他们在考虑更换厂家和机型。        后来发现不少的国外名牌的40m3/min无油螺杆空压机,三年后出现轴承损坏事故,代理商修理一次要18万元,还不包括运费。有些棉纺厂已在用喷油螺杆压缩机+压缩空气后处理装置替代无油螺杆空压机。  
  由于螺杆压缩机油的抗磨性差,导致:
  A 轴承磨损加速,双螺杆压缩机的典型设计是把转子用径向止推轴承或径向轴承和止推轴承组合,悬挂转子,保证排气侧转子与端盖间隙,保证转子不磨到端盖,而又间隙最小,取得可靠性和功耗低高的双重效果。
  承担止推作用的轴承磨损,此间隙就自然增大,有些用户待到螺杆压缩机轴承坏了时,才去换轴承。
  在间隙加大,漏气增加时,用户也许能察觉,粗心的用户是不会发现的。从漏气超限到轴承破坏这很长一段时间,用户承受着大量的能源损失。
  好的压缩机油,会使轴承磨损的非常慢;填加特种抗磨修复剂不仅会使轴承磨损的非常慢,还会使轻度易磨损的轴承得到修复。
  冷冻螺杆压缩机的轴承问题,显得更严重一些。
  B 轴封问题
  螺杆压缩机普遍使用进口轴封,由于压缩机油抗磨性差,导致与轴封摩擦的轴套磨损,停机出现漏油现象。更换轴封轴套又费事,花费又大。
  C 差的压缩机油,低档螺杆压缩机油会增加电耗并损坏空压机。
  压缩机气缸和填料的润滑问题
  此段文字仅对出问题做一画龙点睛的说明,作者有专门的文章阐述活塞压缩机润滑问题。  
  最近几年新出的化工压缩机除个别品牌外,几乎都是无油润滑结构,铸铁活塞环甚少,有些在压缩机型号中加注“W”,以示该压缩机无油润滑或少油润滑。但是压缩机厂给用户推荐的注油量,是铸铁活塞环和金属填料的注油量。
  人们选用无油压缩机,主要是追求气体不含油,压缩机的气缸填料不注油,活塞环与气缸、填料与活塞杆是干摩擦。
  现在大量的化工压缩机对气体的含油量要求不高,主要是希望延长活塞环、缸套、填料密封环和活塞杆的使用寿命。对于填充聚四氟乙烯活塞环、支承环和填料密封环来说,有少量的润滑油湿润缸套和活塞杆就行了。如用具有抗磨修复功能的特种润滑油更好,它会修复缸套和活塞杆的意外划痕,保持缸套和活塞杆的高度光亮,建立和维持一种气力悬浮密封,摩擦偶件即塑料和金属零件之间出现非常平滑均匀的数微米的气垫,此微小间隙能使塑料与金属隔开,而漏气很小。一旦形成这种状态,再有少量的SL强抗磨修复塑料润滑脂支撑修复,就形成不磨损型密封,这是一种理想型的密封,它是长久的优化的密封,而不是紧抱型密封或压紧型所能比拟的。
 
  9 预知维修技术节能效果明显
  采用先进的管理和技术,加上合理的维护,可使大型压缩机在最佳状态下正常运转,使压缩机的单位产量电耗得以降低,不仅保证生产按预定计划完成,而且符合节能减排的要求。可使压缩机的故障率大为降低,设备维修成本降低,防止生产设备的意外损坏,是提高企业经济效益的有效途径。在竞争日益加剧的环境下, 优化压缩机的运转状态极为重要。
  压缩机的预知性维修的是通过对压缩机的状态监侧,得到关于压缩机的温度、压力、流量、振动、噪声、电耗等各种参数,由系统对各种参数进行分析,故障诊断、状态预测和维修决策,进而实现对压缩机的预知维修。向预知维修的转变,不仅有利于节约维修费用,而且还大大的降低事故率、减少停机次数和时间。
  一个成功的预知性维修程序是建立在压缩机上的优化维修策略(亦即矫正的,预防的或可知性的), 以得到正确的“维修组合”。它包含经过良好培训的人员, 应用技术, 集成的分析, 有效的决策和对成本效益的不懈追求。  
  预知性维修也称预测性维修(Predictive Maintenance,简称PdM)是以状态为依据(Condition Based)的维修,在压缩机运行时,对它的主要(或需要)部位进行定期(或连续)的状态监测。根据监测数据,使用分析工具,判定压缩机被检测零部件所处的状态。预测压缩机被检测零部件状态的发展趋势,依据其状态发展趋势和可能的故障模式,预先制定预知性维修计划,确定机器应该修理的时间、内容、方式,下达维修指令或作业单。安排人员,准备必需的技术和物资。按期进行计划规定的维修项目,加强记录,反馈维修指令或作业单,将修理记录和有关数据录入状态管理文件,作为状态控制的依据。
  预知性维修集压缩机状态监测、故障诊断、故障(状态)预测、维修决策和维修活动于一体,是一种新兴的维修方式。
  例如压缩机的气阀(化工厂多称活门),直接关系到打气量,电耗,也是压缩机维修量最大的零部件。绝大部分的气阀损坏是由于气阀弹簧过度磨损、断裂或自由高度变小,而使对阀片的缓冲作用丧失。气阀的开闭声响逐步变大,漏气逐步增大,排气温度升高和阀盖温度升高。通过对气阀温度、噪声或振动进行精确的测试,并结合气阀状态分析技术,进行科学的预测,采用数字图线技术,对后续状态发展进行预测,确定合理而经济的维修计划或命令,包括邻近的维修项目的合并执行。经过几个循环的实践,对已执行的维修计划进行总结分析或矫正,使之更趋于优化状态。  
  实行预知性维修的步骤:
  一 分析压缩机的运行状态,明确压缩机主要易损件的寿命情况;
  二 提出预知性维修的目标;
  三 需引进新的检测状态手段,分析判定工具和技术,即状态的可知性技术,有可能的话购置测振仪、热像仪等,把数据和图像存入电脑,以备调用,方便进行对比分析;
  四 引进提高可靠性技术;
  五 安排人员有关职责,试运行;
  六 小结,矫正,提高后,再试运行;
  七 总结,相对固定
  有效的实行预知性维修,使其发挥更有效的作用,还需要提高相应的支撑技术。如:强化润滑,减小气缸、活塞、活塞杆的磨损,提高关键件的可靠性;以先进技术提高零部件的寿命(材质和技术);筛选出较为可靠的零部件供应商;选用可靠的维修技术细节,尽量提高维修工作的可靠性。 具体实行时,要使原来维修节奏逐步赶上预知性维修的节奏,才能使压缩机的运转状态得到优化。
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