高壓空氣壓縮機技術方案

W-10/350空氣壓縮機技術方案

概述

為了滿足海洋石油、地質勘探的需要,我公司開發了高壓活塞大排量、船用高壓空氣壓縮機組。安裝在海洋勘探船上,可以提供額定排氣量10m3/min、排氣壓力350bar的氣源,是勘探系統高壓氣源的首選設備。

海洋勘探的工作特點是多個工種相互配合在某一周期內完成一個項目,其中某一環節出現問題都會影響整個工程。壓縮機組作為勘探中的一個重要設備,其性能的可靠性猶為重要。我公司設計的壓縮機組的高壓活塞壓縮機是在引進奧地利LMF公司生產的VHGD系列高壓壓縮機技術的基礎上,吸收國內外同行業的先進技術,自主開發的產品。整個機組耗能少、噪聲低、振動小、可靠性高、操作簡便。

壓縮機組自動化成度高,機組運行由可編程序控制器PLC來控制,并設有多種保護。

壓縮機組防海洋腐蝕性能高,抗振能力強

1、壓縮機的結構及整體布局

機組為五級壓縮,一級為雙作用,二、四級為級差式單作用,三、五級也為級差式單作用,各級氣缸成“W”布置。主機與電機之間采用彈性聯軸器傳動。各級冷卻器為水冷式,立于壓縮機的一側。壓縮機的油路、氣路、水路、排污管路均布置在主機的周圍,并安裝在一公共底架上。整個機組為撬裝式。壓縮機組安裝在集裝箱式金屬罩殼內,箱頂開有通風口和集裝箱式起吊裝置;箱內設有照明燈,干粉式滅火式二套,箱體三面開有多扇集裝式門,門上設有鎖;儀表操作柜安放在箱體內。底座為防漏設計,所有機組漏下來的水油可通過一個油收集起來,通過一個排放閥排放。外形尺寸為(長×寬×高):6000×2600×2600mm )。設備布置后部為電機,前部為壓縮機,本機可以降壓使用。

2、主要性能數據

項目

參數

壓縮機型號

W-10/350

結構型式

W型五級壓縮往復活塞式

壓縮機列數

6

壓縮介質

空氣

公稱容積流量

10m3/min

吸氣壓力

大氣壓

排氣壓力

35MPaG

壓縮機轉速

989r/min

輸氣溫度

60

噪聲聲壓級

85 dB(A)

潤滑方式

旋轉機構:壓力潤滑; 氣缸、填料:注油潤滑

壓縮機潤滑油牌號

壓縮機油L-DAB100L-DAB150

或合成油4502 N100

冷卻方式

閉式水冷

水冷卻方式

開式水冷

水冷卻水耗量

30T/h

傳動方式

彈性聯軸器直聯

配備動力

200kW

運轉方式

連續運轉

安裝方式

集裝箱式角件安裝或活動墊板焊接安裝

使用環境溫度

-15℃~+40

使用環境濕度

100%

整機重量

8500kg

外形尺寸(長×寬×高)

6000×2600×2600 mm

3基本組成

  3.1高壓系統的基本組成

高壓供氣系統主要由空氣壓縮機、15級冷卻系統、15級油氣分離器、水循環管路、油循環管路、排污管路、送氣管路等組成。

3.2 高壓壓縮機簡介

高壓壓縮機是引進奧地利LMF公司技術

生產制造的,五級壓縮往復活塞式。該機具有自動化程度高、運轉平穩、操作簡便、可靠性高等特點。各級排污均具有手動和自動兩套系統。一至五級冷卻器保證了正常運行和輸氣。螺旋式油水分離器可將壓縮后的氣體中水份分離出來。

壓縮機集中的氣路系統:壓縮機每一級進、排氣管路上裝有壓力傳感器和安全閥。

壓縮機的控制及操作系統安裝在室內,壓縮機應安裝在具有防雨、防曬的棚下。  

3.3壓縮機主機結構

高壓壓縮機由曲軸箱、曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、

活塞、填料、氣缸座、氣缸體、氣缸蓋、氣閥等組成。

3.3.1曲軸箱材料為灰鑄鐵,下部可

貯存潤滑油并裝有粗濾油器部件,

有一側蓋上裝有測油桿和加油口。

3.3.2曲軸為45號鍛鋼制造,雙拐,配有平衡重。

3.3.3連桿為45號鍛鋼制造,大頭孔內鑲有薄壁瓦,小頭鑲有銅套。

3.3.4 Ⅰ級氣缸由灰鑄鐵制成,雙作用形式,上下部對稱布置著二個進氣閥和二個排氣閥。

3.3.5 Ⅱ級氣缸和Ⅳ級氣缸由灰鑄鐵制成,Ⅱ-Ⅳ級為級差式,上部為Ⅳ級上行程為壓縮,下部為Ⅱ級,下行程為壓縮,中間為平衡腔。

3.3.6 Ⅲ級氣缸為球鐵制成,Ⅴ級氣缸由45號鋼制成,Ⅲ-Ⅴ級為級差式,上部為Ⅴ級上行程為壓縮,下部為Ⅲ級,下行程為壓縮,中間為平衡腔。

十字頭總成是由十字頭滑導和十字頭組成,它是由灰鑄鐵制成的。

十字頭通過配油器從曲軸箱獲得油。十字頭銷與連桿的小頭構成十字頭的活節,并通過連桿中油路獲得壓力潤滑。活塞桿上的填料盒使十字頭總成和壓縮室隔開。活塞桿上的密封可自行調節,它由若干個密封環組成,這些密封環從外面由彈簧箍住,并壓向活塞桿。

氣體壓縮機還配有填料盒密封油路。

為了使密封效果良好,工作壽命長,填料盒的油由氣缸潤滑系統通過油室供給。密封環下面有刮油環。

雙作用氣缸的活塞用螺母緊固在合金鋼制成的活塞桿上。

為了使所有氣缸中的活塞重量相等,活塞是采用不同材料制成的。(鋁、灰鑄鐵或鋼)

活塞上配有數量夠多的用灰鑄鐵制成的活塞環,并且和珩磨過的氣缸壁磨合。良好的運轉特性和密封性能是由生產廠的特別磨合方法獲得的。

氣缸是由灰鑄鐵或鋼制成的。為了散發由壓縮機而產生的熱,氣缸有大容積冷卻水室。

氣缸由獨立潤滑系統提供潤滑油。

大尺寸的閥和寬敞的氣體通道可確保壓縮機高效運轉。

氣閥安裝在氣缸室或氣缸頭里。進氣閥和排氣閥隨著氣缸里活塞運動所產生的壓力差開合或關閉。

3.4氣路系統

壓縮機的氣路是從進氣空氣過濾器開始的。與空氣過濾器相連的是一級進氣管,從一級排氣出來的氣體進入一級冷卻器,然后進入與一級冷卻器相連的氣水分離器,將大部分水分離后,進入二級進氣管,從二級排氣出來的氣體進入二級冷卻器,然后進入與二級冷卻器相連的氣水分離器,將大部分水分離后,進入三級進氣管,從三級排氣出來的氣體進入三級冷卻器,然后進入與三級冷卻器相連的氣水分離器,將大部分水分離后,進入四級進氣管,從四級排氣出來的氣體進入四級冷卻器,然后進入與四級冷卻器相連的氣水分離器,將大部分水分離后,進入五級進氣管,從五級排氣出來的氣體進入五級冷卻器,然后進入與五級冷卻器相連的氣水分離器,將大部分水分離后進入單向閥,送氣球閥,200L的高壓儲氣瓶組,此端為整個壓縮機組的最終端。

每一級排氣管路上裝有壓力變送器和溫度變送器,每一級排氣管路上均裝有安全閥。

3.5冷卻系統

氣缸及冷卻器為水冷式,冷卻系統主要由一至五級冷卻器。冷卻循環水送往壓縮機的下部匯總管。由下匯總管向各級氣缸和各級冷卻器輸送,供機組的冷卻,冷卻后的水匯集到上總管。

一~三級冷卻器為列管式

水冷冷卻器,四、五級冷卻器為盤管式冷卻器。

壓縮機自身冷卻為淡水閉式循環,此循環冷卻壓縮機體、壓縮機級間冷卻器。

3.6自動排污和手動排污

該系統的排污為手動和自動排污并聯雙系統組成,開機使用時一般為自動排污,手動排污系統為備用系統。排污電磁閥為德國Paker公司原裝進口電磁閥,使用安全可靠。排污的時間和時間間隔均可根據壓縮機的含污狀態進行調節。

3.7油分器

油水分離器為螺旋式分離器,主要由筒體、封頭、旋風器、接管嘴等組成。其作用是利用離心力的原理將氣體中的油水分離出來。

3.8 潤滑系統

3.8.1曲柄機構的潤滑

曲柄機構潤滑所需的油來自曲軸箱。曲軸箱里的潤滑油經粗濾、齒輪油泵、精濾后進入配油器。齒輪油泵是通過一個直齒圓柱齒輪系統由電機帶動的。油泵供油給配油器,油壓的調節可通過配油器上油壓調節閥進行調節,多余的油會回到曲軸箱。

主油路上的精濾油器是用來分離潤滑油中的微小雜質的,它可使換油期限得以延長。精濾油器的過濾精度約為10μm。臟油從螺紋接頭與環狀墊圈之間流入,通過濾芯后已被完全凈化,并通過連接管和螺紋接頭流回配油器。新的精濾油器的阻力是0.020.05 MPa。由于雜質堵塞會使壓力增大,但不得大于0.12 MPa,若阻力過大時,應盡快更換濾油器。止回閥可防止油泵停機后濾油器內倒油。                                                               

從配油器出來的油一路通過一個軸承環,輸進曲軸的油道,并流入連桿軸承。一路通過管路進入6個導向缸,潤滑十字頭。

在配油器的出口處接入一個壓力變送器,由它可以在顯示屏上讀出潤滑油的壓力。控制系統可隨時監測著潤滑油壓力的變化,當潤滑系統的油壓≤0.15MPa時,控制系統可使機組自動停機,以此保護機組不受損壞。

3.8.2氣缸的潤滑

3.8.2.1氣缸潤滑系統供油給各級氣缸和活塞桿填料。

氣缸潤滑油泵安裝在曲軸箱外,通過一個獨立的電機帶動。壓縮機組停機時或開啟前,可以通過手動旋轉潤滑油泵的手柄向潤滑油道供油。

潤滑油泵從油箱中吸取潤滑油,并壓入潤滑油路,建議定期檢查油位。潤滑油路緊靠潤滑油泵的出口和潤滑點的上游都裝著止回閥,防止由于油泵停止工作而有油溢出。在潤滑點上游的特種止回閥上,可擰開一個螺栓使油泵工作期間,潤滑油路得以排氣。

對于斜置氣缸潤滑油進油口設置在氣缸的下方;

高壓氣缸的潤滑油路有一個限壓閥,保證其不受過高壓力的影響。

3.8.2.2預潤滑

壓縮機啟動前,應手動搖動數下潤滑油泵手動曲柄。

3.8.3潤滑油

潤滑曲柄機構以及氣缸組(外加潤滑油泵)只可根據下表或類似表格選用高質量的潤滑油。

壓縮機的潤滑油采用重慶一坪高級潤滑油公司生產的、牌號為4502N68的雙酯型合成壓縮機油。

3.9壓縮機參數匯總表

壓縮機現場各級排氣壓力、油壓、水壓進行測量和顯示。

壓縮機的各級壓力和溫度的顯示是由變送器輸出4~20mA標準信號

壓縮機工作參數匯總表

序號

被測項目

監測儀器

單位

額定參數

備注

1

一級排氣壓力

壓力變送器

MPa

定值

 

2

二級排氣壓力

壓力變送器

MPa

定值

 

3

三級排氣壓力

壓力變送器

MPa

定值

 

4

四級排氣壓力

壓力變送器

MPa

定值

 

5

五級排氣壓力

壓力變送器

MPa

21

 

6

一級排氣溫度

溫度變送器

190

 

7

二級排氣溫度

溫度變送器

190

 

8

三級排氣溫度

溫度變送器

190

 

9

四級排氣溫度

溫度變送器

190

 

10

五級排氣溫度

溫度變送器

190

 

11

一級排溫高予警停機

溫度變送器

195

 

12

二級排溫高予警停機

溫度變送器

195

 

13

三級排溫高予警停機

溫度變送器

195

 

14

四級排溫高予警停機

溫度變送器

195

 

15

五級排溫高予警停機

溫度變送器

195

 

16

供氣溫度

溫度變送器

80

 

17

15級氣缸供油

視油窗

 

窗口

觀察

18

壓縮機油壓

壓力變送器

MPa

0.20.5

 

19

壓縮機油壓低予警停機

壓力變送器

MPa

0.15

 

20

壓縮機油溫

溫度變送器

80

 

21

壓縮機水壓

壓力變送器

MPa

0.1

 

22

壓縮機水壓低停機

壓力變送器

MPa

0.1

 

23

電機過載、缺相、短路

 

 

予警停機

 

3.10電器控制系統及功能:

3.10.1系統組成:電器控制系統是W-10/350型空氣壓縮機的組成部分,對壓縮機進行穩定、高效的自動控制與監測.主要設備有:

3.10.1.1主電機:電機、200kW  989r/min  AC380V/50Hz.

3.10.1.2PLC基本單元:CPU226(西門子).

3.10.1.3觸摸面板::GP-3500L(10.4英寸、單色、日本數電)

3.10.1.4啟動控制柜

3.10.1.5操作柜

3.10.1.6現場一次儀表

3.10.2控制系統及功能簡介:

控制系統針對壓縮機的安全控制要求設計,主電機采用軟啟動方式,壓力和溫度監控點一次元件為變送器,控制系統以西門子PLC為主,配以10.4英寸觸摸屏顯示器監控的整套控制系統,主要控制功能如下;

壓縮機的起動、停機;

運行狀態及運行中的運行參數顯示——便于運行中的監控;

故障顯示——直接顯示故障原因;

歷史故障查看;

累計工作計時顯示;

參數修改;

自動排污功能:一~五級定時自動排污,排污的時間間隔和排污時間用戶可以根據自己的要求調整。

電機及電器系統的保護:具有短路、過載等保護。

4  系統可靠運轉的質量保證

4.1設計技術標準依據

4.1.1設計標準

設計參照

Q/BYJ135--2000   《動力用固定式中、高壓往復活塞空氣壓縮機》

GB150-1998       《鋼制壓力容器》

《壓力容器安全技術監察規程》

GB151-1999        《鋼制管殼式換熱器》

JB4730-94          《壓力容器無損檢測》

4.1.2驗收標準依據

 Q/BYJ 1152003    中、高壓容積式壓縮機產品驗收技術規范

4.2主要配置件的品質

4.2.1壓縮機主機技術為引進國際知名企業奧地利LFM的許可證生產技術。機組設計合理、     結構緊湊、運轉平穩、可靠性高,是高壓機理想的機型。

4.2.2主機內部使用的一、二、三、四、五級氣閥均采用進口件,以提高易損件的可靠性。

4.2.3各級填料為進口件。

4.2.4氣路高壓管接頭件、排污電磁閥為國際流體件知名企業德國Parker公司的原裝產品。

4.2.5一次數據采集元件全部采用壓力變送器和溫度變送器。它可以精確的讀出瞬時的參數變化,及時對機組進行監控和保護。

5、產品檢驗、驗收

5.1壓縮機按制造廠標準及技術協議進行檢驗和驗收。

5.2機組在制造廠滿載試車時,用戶派人到廠驗收。

5.3壓力試驗

a. 氣缸、氣缸座、氣缸蓋的氣腔進行1.5倍最大工作壓力,持續30分鐘。

b. 承壓部件以1.5倍最大工作壓力水壓試驗,持續30分鐘。

c. 壓力容器的試驗壓力按GB150-1998標準執行。

6、供貨范圍   

壓縮機主機

電機

一級冷卻器

二級冷卻器

三級冷卻器

四級冷卻器

五級冷卻器

海談水交換器

一級安全閥

二級安全閥

三級安全閥

四級安全閥

五級安全閥

一級油水分離器

二級油水分離器

三級油水分離器

四級油水分離器

五級油水分離器

潤滑系統

氣路系統

水路系統

排污系統

溫度、壓力變送器及信號開關

現場指示儀表

現場接線端子箱

操作柜

底架

集裝箱

隨機備件

專用工具

7、易損件壽命

活塞環、刮油環                   6000小時

                             8000小時

氣閥                             8000小時

                             30000小時

十字頭                           30000小時

                             50000小時

                             50000小時

活塞桿                           50000小時

 

 

 

皖公網安備 34030002020366號

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