【doc】活塞式壓縮機級間冷卻器冷卻效率影響排氣量問題探討

1、活塞式壓縮機級間冷卻器冷卻效率影響排氣量問題探討薅船,1994年第2期活塞式壓縮機級問冷卻器冷卻效率.影響排氣量問題,摻討,.一,一.竺石家莊化肥廠基建指揮部./【提要】以2n45一ls6/32o氮氫氣壓縮機壽倒,計算出7衄問水冷器冷卻教率時排氣量的影響程度,并列舉了提高級問水冷器冷卻效率的有效逢徑.我國中型氮肥廠目前大都采用活塞式壓縮機作為氫氮氣壓縮機,一般最終排氣壓力為32mpa,并采用多級壓縮來實現.為緩沖氣缸脈動,減輕壓縮機的振動,降低壓縮功耗,在氣缸與氣缸之間都設有緩沖器,冷卻器,分離器.設置冷卻器的目的,其一是*q5qql,靶省擘瘟市為保護下一級氣缸零件不量損壞,將氣體中央帶的抽霧

2、及水汽冷凝成液滴,以便在分離器中分離出來其二是降低下一級氣缸的氣體入口溫度,以降低功耗.一般認為氣體由一級氣缸吸入后,如若中間不增加新的泄漏,最后一級排氣量不焊.這就造成在施焊第二道焊縫時,使背面原有焊縫熔臺線附近的母材溫度再次在敏化溫度區(qū)接受二次熱作用.由于晶界貧鉻區(qū)的形成,使葉輪在與腐蝕介質接觸時,靠近母材晶界的貧鉻區(qū)就產生刀狀腐蝕.葉輪的葉片和輪蓋的材質均是1crltni2馬l氏體不銹鋼,可焊接性較差,焊后殘余應力較大麗容易產生裂紋.在葉輪設計組焊藍圖中沒有注明焊后進行熱處理工藝.如果不對焊縫熱影響區(qū)進行適應的熱處理,則可能在使用中引起腐蝕開裂.3建議3.1從解決氧化爐鉑金同觸媒破損和提

3、高氧化爐的氧化率入手,減少氧化氮中的氨含量同時對氣體冷卻洗滌器中的稀硝酸進行定期檢驗,若酸中的銨鹽偏高時就應更換新硝嗽使進八透平壓縮機氣體中的銨鹽粉塵含量降到最低.3.2改用新鮮自來水沖洗中冷器內銨鹽,腐蝕現象可能會減輕.因新鮮水中cl一含量比工業(yè)循環(huán)水中cr含量低兩倍以上.3.8對葉輪的制造工藝進行臺理調整,使第二道悼縫產生的敏化溫度區(qū)不落在第一道焊縫表面的過熱區(qū)上.如果焊接工藝無法調整,能否考慮對焊后的葉輪再進行一次熱處_理.8.4建議葉輪的葉片和輪蓋采用雙相組織的不銹鋼材料,利用鐵素體相阻止刀狀腐蝕的深入發(fā)展,或選用超低碳的母材和焊接材料,提高工件的可焊接性.,參考文獻1張主l隹.蚌接工

4、藝與失效舟折.機械工韭出妊社.1a.2脯世募.懌鋼虛力焉蝕班震.科學出版枉,1町t.;美瞳奎學套.生效分析與預防.機械工生出版扯.1們6.(腔稿辭期19驕一口1-18)19,94年第2期中氮肥變,邵認為壓縮楓級間水冷器的冷卻效果不好,只會增高下級氣缸氣體的溫度和壓力,也就是說,級閾冷卻器的冷卻效率只影響壓縮機的電耗)不影響排氣量.而筆者認為不能忽視壓縮機級間冷卻器冷卻效率對排氣量的影響.下面對這一問題進行探討.1級問冷卻器的冷卻效率黟響打氣量問題討論l壓縮機的排氣量(亦稱打氣量)通常矩指單位時間內壓縮機最后一級氣缸排出的氣體,經換算到第一級進口狀態(tài)時的氣體體積值.有時也稱為壓縮機的實際生產能力

5、在壓縮機每一級氣缸中,為避免活塞端面受熱膨脹與氣缸蓋發(fā)生撞擊而留有一定的線性余隙.當壓縮機吸氣時,余隙容積中的殘存氣體膨脹,占去r定的吸氣容積,使吸八氣量減少假若級問水冷器的冷卻效果不好l氣體溫度將升高,由于水冷器及氣體管道等氣體空間不變,根據p/t=常數可知,氣體壓力必將上升,e余隙中殘存的氣體膨脹之前的壓力要上升,而余隙容積一般是不變的.這樣,當吸入狀態(tài)不變,氣缸吸氣時,余隙客積中殘存氣體膨脹所占擊的吸入空f可也要增加,即造成氣缸吸入氣鼙破少,排氣量也就減少了.2級間水冷器冷卻效果影響壓縮機排氣量計算.1.2.1計算公式的推導,圖l為壓縮機實際壓縮過程的示功圖,圖瑕中的曲線表示壓縮機實際工

6、作過程中氣缸南的壓力隨活塞移動而發(fā)生的變化.其中:12為氣體實際壓縮過程,在這一過程中,多變壓縮指數n常數i23為排氣過程,排氣時氣缸內的壓力略高于排氣管道處的壓力34為余隙內氣體的膨脹過程,余豫內的氣體由壓縮終了時的壓力膨脹?67圖1壓縮機示功圖到吸氣時的壓力,多變膨脹過程指數m4-常數41為吸氣過程.對一臺現有的壓縮機,其行程窖積和余隙容積是已知的,若能求出余隙中的殘存氣體膨脹之后所占去的容積,則就可以求出排氣量e一1囤i中的關系可得到:實際壓縮過程中膨脹過程指數m是變化的,為求,必須以一條過程指數m為定值的曲線米代替真實的膨脹過程曲線(困中的虛線34),而且要保證該曲線的兩個端點過3點和

7、4點,這條曲線的方程可用下式表示pv=常數,點3(p:?v)和點4(p?v)必須滿足上式,由此可得到:p:=pl:,整理得:v=(p2/p1)/m<2)將(2)代入(1)式得?e=h+一.(p2/pi)/m=v一v(p:/p1),一1(魯)l_,)(3)?68?中氮肥1994年第2期若將3點移至水冷器之后,整個壓縮過程就可近似看作等溫壓縮,則m=1,代入(3)式得:vb=小一魯(魯一)式中pz水冷器后的氣體壓力尸氣缸入口壓力.假設某一壓縮機的水冷器由于水質不好,水冷器結垢嚴重,水冷器后氣體溫度由t升到tb,相應氣體壓力fhpi變?yōu)閜,則a狀態(tài)時,vba=一(pa一)b狀態(tài)時,排氣量為;卜

8、(一)(6)由a狀態(tài)到b狀態(tài),所影響的i排氣量為ljv=l00%(7)%弱v=(pb-p*.%將(g)代入(8)整理得:.,!=!,100%(1o)式中一/-相對余隙容積,壓縮機確定后,此比值為常數,p氣缸的壓縮比即某一氣缸的排氣壓力和吸氣壓力之比,壓縮機確定后,此比值亦為常數,正常情況下水冷器出口氣體溫度,一般等于氣缸口溫度,壓縮機定型后,此值為已知數據,(t一丁)a狀態(tài)到b狀態(tài)的溫升2.2實例計算一下面以2n45156l/320型氮氫壓縮機的實際運行數據計算級間_冷卻器的冷卻效率對壓縮機打氣量的影響程度.i此壓縮機吸入氣體壓力為0.106mpa,最終排氣壓力為32mpa,;六級壓縮,即用六

9、個氣缸來完成氣體的提壓任務.2.2.1第l級氣缸的計算吸入氣體壓力為0.106mlpa,吸溫度5o,氣缸排出氣體壓力為0.2nfpa,相對余隙容積/=l3%.,當l級水冷器出口氣體溫度由50升至55(3時,影響l級排氣量的百分比為:豢1一o.13【等v啊一,1)正常情況下,壓縮機的排氣量為9360nms/h,則z/vb=9360b%=93600.747=69.919(nm/h).假設1級水冷器出p氣體摩由0升到60,則.b=1.49z!(計算過程同上)lb=93601.494%=l39.838(nm/h)1994年第2期中氮肥?69?附表蠔教目2.1456_,壓堆此s2.s2672.61220

10、相時書球()1s8b1010ivb瘩0.8160.2s0.sb20.4b10s8t術冷囂暑氣體溫度由50升王55對lrb(nma/h)t65t80.2s2s5.7fi55.o2256.225av日1.6520.646b.t640.9620.714日蹲囂后氣作溫虎由50丹王b0時vb(nm吖h)157556o.46671.51090.0.jt2.46若1級水冷器出口溫度由50升至6o,則b%=2.241%.b=209.758(nm./a)若1級水冷器出口氣體溫度由5o升至7o,則tziv日=2.988zivb;279.677(nm./h).2.2.2第2級氣缸至第6級氣缸計算計算過程與第一級完壘

11、相同,計算結果如表所示.假若六臺水冷器后氣體溫度都由50升至6o,則各級少打氣量分別為t第1級139.838nnl./a第2級(9360139.838)1.632%=9220.1621.632150.473nm0/h第3級(9220.162150.473)0.646%=5文59nm./h第4級(9069.68958.59)0.764%=68.845nnl./h第5級(9011.09968.845)0.962%=86.025nnl/h.第6級(8942.25486.025)0.774%=8.547nm/h整臺壓鰭機減少打氣量為572.318nm./a,即壓縮機的排氣量由9630nm./h降為8787nm./h.3提高水冷器冷卻效率的途徑3.i壓縮機循環(huán)求實行閉路循環(huán),并配制加藥系統(tǒng),提高水質,以避免在冷卻器管壁上結碳酸鈣垢,提高水冷器效率.3.2在壓縮機停車時,用碳