螺杆压缩机的能级控制之欧阳史创编.docx
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螺杆压缩机的能级控制之欧阳史创编
螺杆压缩机的能级控制
时间:
2021.02.10
创作:
欧阳史
高 翔
摘要:
通过介绍螺杆压缩机的滑阀的内部结构,处理压缩机能级控制出现的问题。
关键词:
螺杆、滑阀、能量调节
一、概述:
螺杆式压缩机是一种高速回转的容积式压缩机,通过工作容积缩小进行气体压缩,除了两个高速回转的螺杆转子外,没有其它运动部件,具有回转式压缩机(如离心式压缩机)和往复式压缩机(如活塞式压缩机)各自的优点,如体积小、重量轻、运转平稳、易损件少、效率高、单级压比大、能量无级调节等,在压缩机行业得到迅速发展及应用。
由于螺杆制冷压缩机单级有较大的压缩比及宽广的容量范围,故适用于高、中、低温各种工况,特别在低温工况及变工况情况下仍有较高的效率,这一优点是其它机型(如吸收式、离心式等)不具备的。
因此,螺杆式制冷压缩机被广泛用于空调、冷冻、化工、水利等各个工业领域,是制冷领域特别是工业领域的最佳机型。
由于螺杆制冷压缩机属于容积式压缩机,它利用一对相互啮合的阴阳转子在机体内作回转运动,周期性地改变转子每对齿槽间的容积来完成吸气、压缩和排气过程。
适用于NH3(氨)、R22(氟利昂)等各种制冷工质,不需要对机器结构作任何改变,所以一般认为螺杆式制冷压缩机不存在困扰制冷界的CFCs工质替代问题。
二、结构分析:
螺杆式制冷压缩机常用滑阀调节能量,即在两个转子高压侧,装上一个能够轴向移动的滑阀,来调节能量和卸载启动。
滑阀调节能量的原理,是利用滑阀在螺杆的轴向移动,以改变螺杆的有效轴向工作长度,使能量在100%和10%之间连续无级调节。
能量调节主要与转子有效的工作长度有关。
图一为滑阀的移动与能量调节的原理图。
图A示出全负荷时滑阀的位置。
当滑阀尚未移动时,滑阀的后缘与机体上滑阀滑动缺口的底边紧贴,滑阀的前缘则与滑动缺口的剩余面积组成径向排气口。
此时,基元容积中充气最大。
由吸入端吸入的气体经转子压缩后,从排气口全部排出,其能量为100%,如图B实线所示。
当高压油推动油活塞和滑阀向排出端方向移动时,滑阀后缘随之被推离固定的滑动缺口的底边,形成一个通向径向吸气口的、可为压缩过程中气体的泄逸通道,如图C所示,减少了螺杆的工作长度,即减少了吸入气体的基元容积,如图B中虚线所示,排出气体减少,一旦吸入的气体,未进行压缩(此时接触线尚未封闭)就通过旁道口进入压缩机的吸气侧,因此减少了吸气量和制冷剂的流量,起到了能量调节的作用。
泄逸通道的大小取决于所需要的排气量大小。
滑阀前缘与滑动缺口形成的排气口面积(即径向孔口)同时缩小,达到改变排气量的目的。
此时,调节指示器指针指出相应的改变排量的百分比。
当滑阀继续向排出端移动时,制冷量随排量的减少而连续地降低。
因而能量便可进行无级调节。
当泄逸孔道接近排气孔口时,螺杆工作长度接近于零,便能起到缷载启动的目的。
能量调节采用油驱动调节,一个能量调节电磁阀组是由四个电磁阀与相应油路连接而成的,选用四个电磁阀可控制供油的流向,从而达到控制油活塞在油缸内的前后移动,这样即可完成滑阀的正反移动从而达到增载、减载的作用。
该系统由三部分构成:
供油、控制和执行机构。
供油机构有油泵及压力调节阀;控制机构有四通电磁阀;执行机构有滑阀、油活塞和油缸等。
其控制系统见图二所示。
减荷时,电磁阀1和4开启,由油泵来的高压油,经电磁阀4被送到油活塞左侧,推动活塞向右移动,带动滑阀向排气端移动,达到减少负荷的目的。
同时,油活塞右移,油缸内的油经电磁阀1被排回油箱。
增荷时,电磁阀2和3开启,油活塞右侧获得高压油,活塞左移,得到增荷调节。
需要滑阀停留在某一定位置时,只要在此位置不接通电磁阀或油分配阀即可。
油缸两边的油即不能流进,也不能流出,滑阀此时不会左右移动而处在一定位置上,即相应某一固定的能量。
滑阀的移动可以调节压缩机的吸气量,从而调节了排气量,滑阀的移动是靠专门设置的油缸、油活塞来推动的。
压缩机运转过程中,通过滑阀向压缩机腔内喷入大约占体积流量0.5~1%的润滑油,这部分润滑油起着冷却、密封、润滑的作用。
三、设备现状:
整个机组由单机双级螺杆压缩机、电动机、油路系统、底座等组成,油路系统主要由油分离器、油冷却器、油过滤、器油泵与油泵电动机、油分配总管组成。
气路系统由吸气过滤器、吸气上回阀、压缩机、经济器、油分离器、气止回阀等组成,控制系统由控制台和启动柜组成。
制冷量-40℃~+40℃205KW 工质 R22
主电机型号 Y315M2-2 主电机功率 132KW
电源 380V3P50HZ润滑油 N46冷冻油 同步转速 2960r/min 机组重量 3600Kg
四、故障及处理:
冰机按正常程序开机,低压级能级会很快的自动增载至100%,且高、低压级的能级不能正常增载和减载,造成冰机由于吸气压力过低而跳停,现场分析和处理如下:
1、能级不能进行调节,通常情况下是由于“电脏”造成的,原因是冰机油路系统不干净,脏东西将电磁阀阀芯卡住或者是阀体内弹簧卡在阀体内腔,使电磁阀不能正常工作,阀芯始终处于常开状态,电磁阀在未动作时油路上不断有油进入油活塞推动其作用,使增载油路始终处于打开状态,能级不断上升直至100%。
此时可将冰机系统内部进行泄压至零,拆卸低压级增减载电磁阀(共四只),将阀芯、阀体、弹簧清洗吹扫,密封面检查清理,检测四组电磁阀是否正常,然后重新装配好后即可。
发生“电脏”现象后,可将油泵前过滤器进行吹扫清洗,定期检测冰机润滑油的油品,如发现油品指标已超范围,则必须更换油品。
2、经现场对电磁阀组的拆检和清洗重新装回,开机运行后,仍然出现低压级能级自动增载现象。
将油分配总管上供电磁阀组的总供油阀和回压缩机组的回油阀关闭,切断油路的进出,压缩机仍能自动增载,根据以上现象,判定是机组滑阀内部的泄漏。
3、经确认后“O”型密封圈有损伤,拆缷程序如下:
A、放尽机组内部了气体压力,拆下指示计、缷载盖和相应的控制线,拆下联轴器;
B、拆下固定缷载活塞的锁紧螺母,平衡活塞和缷载油缸将同时被拆下(注意不要将平衡活塞与缷载油缸分开拆,为了避免再装进的麻烦);
C、拆下低压级的吸气口盖,低压级的喷油管,低压级的排气口盖和主机侧的联轴器,用两只M8螺栓拆出轴封、固定环和骨架油封;
D、更换卸载推杆的“O”型密封圈。
四、结论:
通过以上的处理后,冰机现能正常运行。
通过这次的检修,对能级的失灵的处理有了进一步的认识:
如果发现能级不能正常增减载的时候,首先判断电磁阀组电脏,关闭油路的进出口阀门,对电磁阀组进行清洗,清洗完毕后重新安装即可;当发现能级产生“飘”的现象时,通过拆检油路系统,从气体的压力来进行判断问题的所在,总之,判断问题要认真仔细。
安全、环保、高效的液氯输送技术
于静杰,孙武,邹立莉
1)屏蔽泵的工作原理
屏蔽泵的泵头和电机都被封闭在一个被泵送介质充满的压力容器内,此压力容器只有静密封。
屏蔽泵的叶轮和电动机的转子固定在同一根轴上,利用屏蔽套将电动机的转子和定子隔开,转子在被输送的介质中运转,支撑转子的是两个滑动轴承,靠输送的介质冷却润滑轴承和带走电机产生的部分热量,其动力通过定子磁场传递给转子。
2)结构特点及工艺流程
屏蔽泵在结构上只有静密封而无动密封,因此输送液体时能保证一滴不漏。
和所有的普通离心泵一样,泵选好后,把泵的入口同液氯储槽用合适尺寸管线(比泵入口大一至两个规格)连接上,只要装置的有效汽蚀余量NPSHa大于泵的必须汽蚀余量NPSHr,泵即可工作输送液体。
由于很多液氯生产厂家的液氯储槽刚好放在地面上或比地面高一点,而每种规格泵的汽蚀余量NPSHr是一定的,要想提升装置的汽蚀余量NPSHa以满足使用要求,就必须拉开泵与液氯储槽间的垂直距离,而要抬高所有储槽的高度是比较麻烦的。
修一个3~4米深左右的坑,把泵安装在坑里,问题就可以解决了(文后附图四:
液氯包装及工艺用屏蔽泵安装系统图)。
为了提高运转的安全性,液氯屏蔽泵通常都须设有监控装置:
如德国进口的液位监控器N30(监测泵中有无液氯)和温度监控器T30(监测泵转子腔温度)(专利号02211201.4)等。
3)海密梯克屏蔽泵及其使用特点
a全封闭,无动密封,绝对零泄漏,安全可靠;
b海密梯克泵独特的高压内循环结构(专利号:
02211205.7),保证液氯在泵转子腔内不汽化
c德国进口的哈氏合金屏蔽套,涡流损失小,滚压成型,性能可靠;
d纯晶体碳化硅滑动轴承SSIC(无压烧结的α级碳化硅)(专利号:
02211204.9)。
碳化硅滑动轴承承载能力高,且具有极强的耐冲蚀、耐化学腐蚀、耐磨损和良好的耐热性,使用寿命长;
e轴向力自动平衡,零轴向运转力;
f欧洲优秀的水力模型和高性能电机保证了整机的高效运转;
g设备投资小,无辅助设施,安装费用低;
h结构简单,拆卸维修方便,长期可靠运转,维护费用低;
i适于连续操作,操作简单,流量、压力范围广;
k基本无废气、废渣排放;
l无液氯汽化过程,消除了因NCl3的富集而发生爆炸的隐患;
m海密梯克泵为免维护泵,连续运转寿命一般均在5年以上,无须经常更换备件;
n泵启动前应充分预冷。
屏蔽泵输送液氯,工艺管线很简单、屏蔽泵无动密封(绝对零泄漏)、滑动轴承无需其它介质润滑(靠输送介质,此为液氯)、寿命长、操作和维护很简单、价格相对又比较低等,诸多优点让我们有理由说屏蔽泵输送液氯是目前最好的,尤其是新建和改造项目,旧的液氯输送工艺方法正逐步被替换。
大连海密梯克泵业有限公司作为德国海密梯克公司的合资子公司,秉承了其世界领先的屏蔽泵技术及生产经验,成立近十年以来,已经为近40家氯碱企业提供70余台液氯屏蔽泵及完善的安全保护系统,使用效果都非常好(如:
青岛海晶化工集团有限公司、山东恒通化工股份有限公司、无锡格林艾普化工有限公司、山东诸城泰盛化工有限公司、山东东岳集团、山东农药化工集团、江西星火有机硅厂、陕西神府北元化工有限公司、河北黄骅市金华化工有限公司、湖南南天股份有限公司、陕西省化工总厂、济宁金威煤电有限公司、江苏南通江山农药化工股份有限公司、河南洛阳新安电力集团金属钠有限公司、吉化集团公司四氯化硅厂、吉林化学工业公司电石厂、江苏苏龙化工有限公司、山东新汶矿业有限公司等等)。
从液氯输送的使用情况来看,其一般要求液氯流量为5~20m3/h,扬程为90m左右,温度为-10~-20℃。
大连海密梯克屏蔽泵性能范围如下:
流量 Qmax=800m3/h
扬程 Hmax=600m
系统压力 Pmax=10Mpa
温度 T=-120~400℃
轴功率 P2max=135KW
泵效率 ηmax=80%
磁力驱动泵是无泄漏泵的一种,也可以用于液氯的输送。
国内这些年来只有几家企业使用过磁力驱动泵,但效果不很理想。
原因是:
(1)其安全可靠性不如屏蔽泵。
磁力驱动泵一般只有一层隔离套(单层保护),一旦因机械问题或隔离套自身质量问题而导致其损坏,液氯将直接泄露到大气中。
而屏蔽泵除屏蔽套外还有一层电机外壳静密封(双层保护),一旦屏蔽套损坏,液氯将进入电机腔体内而不会直接露向大气。
这也是为什么在极其危险的介质输送时必须选用屏蔽泵的原因,如核电行业含危险介质的液体、化工行业的光气、环氧乙烷及液氯。
(2)磁力驱动泵故障率较屏蔽泵高很多。
因为磁力驱动泵有6套轴承(2套滑动轴承,4套滚动轴承),且两根轴通过连轴器连接同步运转,故障率一般为20%。
屏蔽泵只有两套滑动轴承和一根轴,运转平稳,故障率一般为7%。
故障率高不仅会造成液氯装置的安全环保隐患,影响正常生产,增加运维成本,还会造成重大安全事故。
(注:
故障率数据来源于德国赫斯特(Hoechst)公司)(3)采用中压法和低压法生产的液氯温度为-10~-20℃,泵外会结冰。
而磁力驱动泵内外磁钢间因有间隙(可进空气)而结冰,导致泵无法运转。
当然有些国外厂家通过进行特殊设计,在内外磁钢间隙充氮气解决这一问题。
时间:
2021.02.10
创作:
欧阳史
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