中石化广州工程众人:大型6列走动式氢气压缩机的开发研制!
摘录:跟着石化工业装配大型化,走动式压缩机呈现出大型化和多列化的发展趋势。比年来,我国大型走动式压缩机开发和应用取得了长足稀奇,压缩机活塞杆最大允许相连负荷(或最大允许活塞力)已由800 kN、1 250 kN发展到1 500 kN,但是在真金不怕火油装配中大型走动式压缩机列数仍局限于4列。依托中国石化塔河真金不怕火葬60万t/a相连重治装配,自主开发研制6M80大型走动式氢气压缩机,完结了大型6列走动式压缩机的国产化。凭借先进的筹谋赞助瞎想技能以及率先的要道期间特征,压缩机驱动踏实可靠。该机型的开发研制,形成了具有自力餬口常识产权居品,可替代入口,裁减了开垦投资、交货周期及维修老本,具有较好的经济和社会效益。
要道词:走动式压缩机 氢气压缩机 大型 6M(HE)80 6列 开发研制
跟着我国石化工业大型化和多元化发展,走动式压缩机迟缓向大流量、大吨位、多列化发展。在海外著名厂商(如德莱赛兰、新比隆等)的居品系列中,走动式压缩机活塞杆最大允许相连负荷(最大允许活塞力)已高达150 t,最多列数已达10列【1】,最大轴功率破损16 000 kW。比年来在我国石化大型走动压缩机应用中引进比例较高。由于入口走动机一次性投资老本高, 交货周期长, 制约了我国石化工程建立的老本和进程。同期, 由于入口机组备品备件价钱高, 形成检维修用度高。
现时国产走动式压缩机吨位已迟缓增大,已由80 t、125 t发展到150 t。关联词在真金不怕火油装配中,国产大吨位走动机的列数局限于4列,不成统共适当石油化工装配中3级及以上压缩的大型氢气压缩机组的应用。为了适当不同装配工艺操作,需进一步开发具有自力餬口常识产权的多列大吨位具走动式压缩机。
2012年,依托中国石化塔河真金不怕火葬有限背负公司60万t/a相连重治装配,由中国石化立项,中石化广州(洛阳)工程有限公司、中国石化塔河真金不怕火葬有限背负公司、沈阳重大压缩机有限公司(简称沈阳重大)和合肥通用机械狡计院(简称合肥通机院)和谐开发了6M80大型走动式氢气压缩机,用作装配重整氢增压机组。经过瞎想、制造、试验查验、现场安装调试和试车等各款式,该机于2014年7月收效参加应用。
1开发应用出路、选型对比和研发目的
1.1可优化机组选型有辩论,发达大型机组的优良能源特质,改善机组驱动情景
在真金不怕火油厂大型装配(如加氢裂化、渣油加氢、相连重整等)中,常有介质为氢气或富氢气的3级压缩需求,在合成氨等大型化工装配中以致还存在6级压缩需求。关于上述需求,6列走动式压缩机均可胜任。
当今,在上述装配典型的3级压缩需求下,时常袭取4列走动式压缩机。在增大的流量和增高的压比条款下,机组选型时常会碰到如下情况:a)第1级气缸直径过大;b)袭取3级压缩详尽活塞力稀奇许用值时,不得不训导吨位或选拔4级压缩; c)为裁减吨位和活塞力不得不采取双3级气缸。可供选型的有辩论时常单一拼集,难谈圆善无缺。淌若采取6列走动式压缩机,可通过优化6列气缸在各级中胪列组合,完结级数与列数的合理匹配,使选型愈加丰富,为大型走动式压缩机选型提供更多选项。
与4列机型比拟,6列对称均衡型走动式压缩机,由于列数增多,在表面上可完结走动惯性力和走动惯性力矩的统共均衡,使机组振动更小,压缩机驱动更安逸【2】。
6列对称均衡型走动式压缩机,可通过袭取3对曲拐间平面错角的合理分拨,使切向力漫衍更均匀,从而减小机器飞轮力矩需求, 减小飞轮尺寸, 裁减对电动机驱能源矩的需求【1】; 可使旋转更均匀, 更易完结旋转不均匀度1/100的方针, 况且振动更小, 电流冲击小, 更无用很是通过训导电机机座号来训导电机的驱能源矩。以本次6M(HE)80课题为例,压缩机所需飞轮力矩GD2仅为9.9 t·m2。而阐述不同操作条款所采取的4M125型大型走动式压缩机,据不统共统计,电机的驱能源矩均在55~68 t·m2之间。
6列气缸还可通过每一级均袭取2列或以上的气缸减少气流脉动影响。且疏导级数的多列气缸可共用缓冲罐,负气流脉动更安逸,有意于永恒踏实操作。
1.2研发目的和选型对比
开发研制6M80大型走动式氢气压缩机,是为了知足中国石化塔河真金不怕火葬60万t/a相连重治装配重整氢增压机的工艺操作要求,并同期知足程序要求,使其预期的可靠性、经济性及详尽机械性能达到入口同类居品水平,完结自力餬口国产化,替代入口,有用裁减开垦投资老本、交货周期和维修老本。
塔河真金不怕火葬60万t/a相连重治装配重整氢增压机工艺操作条款如表1所示。
表1塔河真金不怕火葬60万t/a相连重治装配重整氢增压机工艺操作条款
从上表可知,由于压比较高,为知足排气温度要求【3】,需袭取3级压缩。
若袭取频繁的4M机型,即4列气缸3级压缩,气缸直径王人将超大,其中一级缸径将稀奇1 m。大缸径水冷式气缸结构复杂,在加工制造和质地保证等方面存在繁重,易出现颓势【4】,在真金不怕火油装配中欺诈较少,可靠性不高。且由于二、三级缸径增大,将形成筹谋详尽活塞力稀奇同样装配4M80机型的最大允许活塞力。若训导吨位至125 t,一则那时4M125型尚处于研发阶段,枯竭应用考据;二则该机气缸、活塞、活塞杆及基础件等零部件的质地和尺寸均将增大。大质地、大尺寸、大负荷形成机器受力增多,轴承负荷增多,随之带来一系列振动、磨损和泄漏等难题,王人将给机器的驱动和重视带来未便。
由于该神色复用中石化某分公司60万t/a重治装配瞎想, 从复用瞎想、 瞎想工期、 平面打发等方面详尽洽商, 机组打发袭取1用1备有辩论。关于新建装配,还可袭取2用1备的机组打发有辩论。
岂论选拔1用1备依然2用1备打发有辩论,均需具体问题具体分析。着手,关于3级氢气压缩用途,如上所述,6列压缩机专有其优点;其次,应核算压缩机吨位可否进一步裁减;然后,再从机组偏持瞎想限制内的开垦、管谈及阀门、电气及姿色等的瞎想工程量、机组备用率、开垦打发、占地及管谈瞎想、开垦驱动和维修、一次性投资老本以及机组驱动的可靠性等诸多方面加以详尽洽商。
经过比选,确定采取6M80型有辩论,对称均衡型机身,3级压缩,6列气缸袭取3-2-1布局,即第一级3列气缸、第二级2列气缸、第三级1列气缸。这么可完结以下优点:
1) 裁减气缸直径(一级850 mm、二级680 mm、三级590 mm);
2) 裁减最大允许活塞力(裁减吨位);
3) 裁减走动惯性质地,可完结走动惯性力和走动惯性力矩的均衡或近乎均衡;
4) 裁减压缩机飞轮力矩需求,飞轮力矩仅9.9 t·m2;
5) 裁减一次性投资老本及瞎想工程量;
6) 缸径小,活塞杆直径小,训导操作可靠性;
7) 裁减覆按难度。
2研制攻关偏持要道期间特征
跟着机组大型化和多列化发展,轴系扭转振动对走动式压缩机可靠驱动的不利影响日益清楚。往时频繁只对6列及以上机组进行分析,分歧4列以内机型进行分析,但是,有时大型4列机型的扭转振动固有频率会接近或进入10倍转速以内,因扭转共振引起较大振动应力,以致可能导致压缩机曲轴或电机轴断裂等严重事故,需加以意思意思【5-7】。
国内已先后开发研制收效80 t、125 t和150 t 的走动式压缩机,但是在用大型走动机存在分时势对称均衡型机身、解放锻造型连杆、拼接式曲轴等未优化的传统结构特征。
6M(HE)80型压缩机袭取了筹谋机赞助瞎想等当代瞎想技能以及与当今国际主流走动式压缩机相仿的要道期间。
2.1筹谋机赞助瞎想期间的欺诈
1) 数字建模及机械强度、刚度分析期间
除模仿传统训导瞎想次序外,还利用PRO/E等筹谋机软件进行数字化建模【6】,然后欺诈ANSYS 有限元分析软件对全体锻造结构对称均衡型机身进行强度和弹性变形量分析筹谋,以及对模锻连杆强度进行分析筹谋等,进一步训导结构瞎想的合感性和可靠性。
2) 轴系扭转振动分析
沈阳重大与合肥通机院分离袭取不同次序对6M(HE)80压缩机进行了轴系扭转振动分析及动态反应分析。沈阳重大借助ANSYS分析软件袭取有限元法分析模块【6】,合肥通机院通过程序软件袭取贯通法【7】进行分析,两家单元扭转振动分析遵守互相印证,共同得出论断,如表2所示。由表2可知:一阶扭转固有频率处于机组速率和电机电网频率10%限制除外,位于7倍频和8倍频之间,且未进入7倍频和8倍频的5%限制内,知足API 618程序要求,不会发生扭振危害。
表2重整氢增压机组轴系扭转固有频率
2.2要道部件的瞎想制造
1) 6列全体锻造对称均衡型机身
袭取6列全体锻造对称均衡型机身,外壁带有加强筋,顶部两侧壁板用多根双拉杆螺栓拉紧,进一步增多全体强度和刚性。全体机身轴承孔袭取同轴加工,保证曲轴相沿轴承同轴度,进而保证安逸可靠驱动,同期浮浅安装找正。
2) 大型6列全体锻造曲轴
跟着我国机械加工制造智商的训导,已具备加工大型全体锻造型曲轴的智商。6M(HE)80型压缩机袭取大型全体锻造曲轴,具有更优的强度、韧性和倦怠强度。曲轴为无油孔结构,幸免产生局部应力荟萃,进一步训导强度和可靠性。曲轴中间部位瞎想有减震器安装位置,便于介偶然发生扭转振动时,通过增多减震器改换曲轴的自振频率以幸免共振的发生。
3) 大型模锻连杆
袭取大型全体模锻连杆,具有更优的强度、韧性和倦怠强度。在保证连杆强度的前提下,裁减连杆质地,以减小机器走动惯性质地,进而减小机器惯性力,训导机组操作踏实性,同期减少工程量。
4) 大吨位基础件的期间储备
该机的开发研制,还同期具备了6列、活塞杆最大允许相连负荷1 250 kN的对称均衡型走动式压缩机基础件的瞎想及制造智商,为该机型的投用和推行提供了期间储备。
3投用与推行出路
经过瞎想、制造、装配、水压试验以及机械运转试验等一整套试制历程,6M(HE)80型压缩机于2014年头委用现场安装调试,随后接续进行了压缩机空负荷试车、空气负荷试车等试验考据。并于同庚7月11日跟着装配开工驱动厚爱参加工业应用。
在压缩机驱动历程中,现场网罗的数据自大,气缸振动情况考究,各列气缸在x-y-z地点(走动地点-曲轴轴线地点-垂直于前两个地点的地点)上振动最大值6.2 mm/s,最小值2.1 mm/s,远优于GB/T 7777—2003法例的振动烈度程序值【8】。
6M(HE)80压缩机的流量、压力/温度、机身和轴承振动、轴瓦温度等各项驱动方针均平方,电机电流波动较小,知足重治装配工艺坐褥需求,达到了预期的研发目的,得到用户和众人招供,并于2016年10月通过了新址品浮滑。
2007年,在由中石化洛阳工程有限公司负责瞎想的大连石化360万t/a加氢裂化装配中, 新氢压缩机组入口,袭取了最大允许活塞力为80 t的6列走动式压缩机组;据了解,在澳大利亚BP公司的一套相连重治装配中,袭取了最大允许活塞力为82.5 t的6列走动式氢气压缩机; 在印尼的一套加氢裂化装配中,袭取了最大允许活塞力125 t的6列走动式新氢压缩机。可见,大型6列走动式氢气压缩机的应用尚有很大探索空间。
4结语
6M(HE)80型压缩机的研发,完结了大型6列走动式氢气压缩机的自力餬口国产化,欺诈了筹谋机赞助瞎想等当代瞎想技能,凭借要道期间完结了对国内大型走动式压缩机传统期间的破损。该神色知足工艺操作要求,达到了预期的研发目的。
该机型的研发,为我国石化工业大型装配中氢气压缩机的选型提供了新选项,也为摈弃老本、训导效益、确定最优的选型建立有辩论提供了更多选项。
该机型的研发,丰富了走动式压缩机型大型基础件型谱,也为翌日研制开发更大吨位和更多列数的超大型走动式压缩机打下了坚实的基础。
“2024第十届石化开垦运维惩办与覆按期间大会(11月6-8南京)”,“2024年(第二届)真金不怕火油与石化姿色摈弃期间大会(11月19-21山东淄博)”,宽宥优秀期间装备作事商、检维修公司、仪器姿色自动化企业、智能化数字化作事商参加演打仗展示交流,增进相助,共创双赢场面!细目请干系:超等石化