对某型压缩机的研究与改造

　　南京东方化工有限公司从德国购进的ITEL80卧式氢气压缩机，由于供气量，进口压力等实际操作工况与原设计工况相差太大，长期以来一直没有投入使用。今年年初，南京东方化工有限公司对系统装置进行扩容改造。为使该压缩机能得以重新利用，委托我厂对其进行改造，使其能适应新的工况条件。

　　2原压缩机参数和改造后压缩机参数

　　21原压缩机参数

　　压缩机型式：单列卧式双作用气缸直径：D=300mm活塞行程：S=160mm活塞杆直径：d=60mm转速：n=480r/min*大允许活塞杆载荷：F=110kN压缩机轴功率：N=182kW进气压力：ps=25MPa（绝）

　　排气压力：pd=34MPa（绝）

　　安全阀设定值：p安=375MPa（绝）

　　进气温度：40相对余隙：a=009供气量：Qn=11500Nm 3 /h气体组份：H2=9772%CH4=10%N 2=10%H2O=028% 22改造后压缩机参数

　　进气压力：ps=20MPa（绝）

　　排气压力：pd=31MPa（绝）

　　安全阀设定值：p安=345MPa（绝）

　　供气量：Qn8000Nm 3 /h改造的原则是尽量利用原压缩机部件，如电动机，传动部件，机身，活塞杆及辅Z机等，而仅改变气缸，活塞，活塞环等来达到改造的目的，尽可能减少改造费用。

　　3选择改造方案

　　31改造方案一

　　保持原压缩机结构不变，直接将进气压力由25MPa改为20MPa，排气压力由34MPa改为31MPa，安全阀设定值由375MPa改为345 MPa.经热力计算，排气量为93m3 /min，相当于供气量Qn=9774Nm3 /h，为11500Nm3 /h的85%，*大气体力为96/122kN，指示功率为180/220kW，轴功率为198/241kW.此时*大气体力122kN超过用户提供的活塞杆*大允许的载荷值110kN，指示功率和轴功率也均大于原压缩机设计工况值。这样就得对压缩机传动部件等全部进行强度核算，很可能要全部更换传动部件，而且电机也要重新选择更大功率电机。

　　此方案显然不符合用户尽可能少改动原压缩机部件的原则。

　　32改造方案二

　　以原设计方案的*大活塞杆载荷为限制条件，进气压力为20MPa，排气压力为31MPa，安全阀设定值为345MPa，此时仅将气缸直径由300mm改为280mm，进行热力计算（计算结果见表1）。根据计算结果，此方案排气量为81m 3 /min，供气量为Qn=8520Nm3 /h，它是原压缩机供气量的74%，满足用户改造工况要求。而*大气体力为84/107kN，指示功率为158/192kW，轴功率173/211kW，均小于原压缩机设计工况值。这样，只需变动压缩机气缸直径，而其它部件如电机，传动部件等均保持不变，符合用户改造原则。

　　4气缸，活塞等的改造设计

　　按照改造方案，将原压缩机气缸直径由300mm改为280mm，因而由气缸直径变动而涉及的零部件如缸套，活塞，活塞环等均应重新设计，制造并更换，其余压缩机部件均保持不变。为此，对压缩机气缸，活塞等组件进行了测绘（原压缩机气缸部件测绘示意图见图1）。根据测绘图重新设计气缸，活塞，活塞环等零件。

　　实际测量：气缸体内孔：32005mm气缸套外径：31994/32008mm气缸套内径：301mm（与气缸盖配合部分）

　　30005mm（活塞运动部分）

　　设计气缸套时参照原气缸套的实测尺寸。气缸套外径与原气缸套外径一致，设计成320m6.为了尽可能利用原气缸盖，将气缸套内孔设计成阶梯形。在安装缸盖部位，气缸套内径按原尺寸不变，以便利用原缸盖。只在活塞运动部位将直径改为280H7.缸套材料选用QT600-3，与原缸套材料相当。

　　活塞，活塞环的设计同样参照原活塞与活塞环进行，只是将外径尺寸等相关尺寸相应的缩小20mm.各部分的公差也根据原件的实测尺寸确定。材料选用HT250，与原活塞材料一致。

　　5原设计工况与改造工况下受力情况比较

　　为确保改造后压缩机能安全运行，必须对压缩机各运动部件的受力情况进行计算并与原设计工况下受力情况进行比较。如各部件受力情况小于原设计工况下各部件受力情况，各部件可不必进行强度核算。否则，必须对各运动部件进行强度核算，以确保安全运行。

　　压缩机的作用力主要有气体力，曲柄连杆机构运动时产生的惯性力和摩擦力，以及由这些力综合而成的综合活塞力。另外还要计算作用在曲柄连杆机构上的总切向力。

　　由于制造厂未提供压缩机详图，为了便于计算，我们对原压缩机曲柄连杆机构及活塞组件进行了测绘，以便得到计算基础数据。实际测绘整理后的计算数据如下：活塞组件质量：995kg十字头组件质量：440kg连杆组件质量：665kg（取连杆小头质量20kg）

　　往复运动部分总质量：Ms=1635kg连杆长度：l=045m曲拐半径：r=008m曲拐半径与连杆长度之比：=0178改造后活塞组件质量：901kg往复运动部分总质量：Ms=1541kg其余数据均与原压缩机相同。

　　根据计算结果，改造后压缩机受力情况均小于原设计方案时压缩机的受力。因此，可不必对压缩机各运动部件进行强度核算，改造后的压缩机能安全运行。

　　6压缩机的检测，安装与试车

　　由于压缩机自安装至今一直闲置未用，为防止由于零部件锈蚀，管道堵塞等影响正常开车，用户要求，除对原压缩机进行改造外，还必须对机组各部件进行拆检和清洗，以确保机器能运转正常，开车一次成功。

　　拆检和清洗的主要内容如下：（1）压缩机连杆，曲轴，十字头以及轴承等；（2）压缩机进气阀，排气阀，出口单向阀以及安全阀；（3）密封组件；（4）压缩机辅ZZ机，包括供油系统，冷却系统等；（5）电器仪表等部件。

　　拆检和清洗完毕后，重新组装。并将新制造的气缸套，活塞组件等装配就位。检查盖侧和轴侧轴向余隙分别为262mm和270mm.安装完成后，进行了4h空载试车，运行情况良好。经用户验收合格，投入带负荷运行。机器运转平稳，润滑油温升全部在正常范围之内。排气压力，排气量完全达到了预定要求，现已投入正常使用。

　　7结束语

　　压缩机试车和正式运行的结果表明，该压缩机改造是成功的。用户只用了少量费用，就使得一台长期闲置的设备重新投入使用，达到了装置扩容改造的目的。