第36卷 增刊 石 油 化 工 设 备 Vol 136 Supplement 2007年8月 PETRO 2CH EMICAL EQU IPM EN T Aug.
2007文章编号:100027466(2007) 增刊20069203
CENTAC 压缩机在空分装置中的应用
张 崴
(天津化工厂环氧氯丙烷分厂, 天津 )
摘要:介绍了CEN TAC 压缩机的工作原理, 并对应用中存
在的问题提出了一些改进措施。
关键词:压缩机; ; 中图分类号::B
Application of CENTAC Compressor to Air R ectif ication
ZHANG Wei
(Tianjin Chemical Plant , EC H Branch , Tianjin 300480, China )
Abstract :Application of CEN TAC compressor to air rectification ,characteristic of st ruct ure and
performance were int roduced. Some measures to solve problems in application were mentioned.
K ey w ords :comp ressor ; air rectification unit ; application ; improvement
CEN TAC 透平空气压缩机是空分装置提供气源的重要设备[1]。此空分系统采用全低压流程、双级精馏原理制取质量分数不低于99. 7%的氧气和质量分数不低于99. 99%的氮气。压缩机流量、压力稳定以及压缩气100%无油是保证氧气氮气产量
和纯度的关键,CEN TAC 透平空气压缩机完全满足以上要求, 且故障率低、维修简便, 自2000年投入运行至今运行稳定。而且此空压机可广泛应用于石油化工、食品等要求压缩气100%无油、排气压力稳定的生产装置中。
上述条件, 确定工艺人员提出的范围中间值不变, 则物料计测量范围应选取300mm (图2) 。这样既保证了原指标值不变, 又避免了带液及检测失真事故, 也降低了仪表投资。
(3) 取点范围必须适合仪表检测范围 工艺上提出的取点范围必须适合F G L 23型γ射线料位计检测范围, 否则会引起测量失真。
3 结语
有关放射源、被测对象及探头安装的几何位置, 用户应向制造厂家提供所需数据, 由制造厂家设计并安装。关于仪表电器部分的安装、校验及标定, 可以参见料位计的产品说明书。在合成氨厂利用F G L 23型γ射线料位计进行高压容器液位测量后,
每年节约资金10万元, 经济效益十分显著, 建议在相关中小企业推广应用此项新技术。
图2 料位计测量范围
(张编)
收稿日期:2007203222
作者简介:张 崴(19742) , 女, 天津人, 工程师, 学士, 从事现场设备的管理工作。
・70・ 石 油 化 工 设 备 2007年 第36卷
1 CENTAC 透平空气压缩机简介
工作原理[2]1. 1
CEN TAC 系列为多级离心式压缩机, 每一级均
由小齿轮轴和装在其上的叶轮组成, 每个小齿轮在一个共用大齿轮的驱动下以最佳转速转动, 大齿轮
装在压缩机主轴上由电机驱动。压缩机进、出口设有自动调节阀, 以保证机组在设计压力下工作流量可在设计流量的0～100%内调节至第一级叶轮, , 达设计压力图1 完全浮动非接触式石墨环密封简图
(1) 喘振控制 喘振是在一定条件下工作的离
1. 2 [3]
(1) CEN TAC 独特的垂直剖
分式设计使之能采用整体式轴承和密封, 现场对这
些部件更换方便快捷, 检修时只需调整叶轮与扩压器间一个间隙, 且间隙的调整在机械外即可, 无需打开壳体, 只需十几分钟即可完成。
(2) 转子结构简单, 运行稳定性高 ①单级单叶轮转子长度仅为350mm , 热膨胀量小, 叶轮与扩压器间的工作间隙不受空气温度的影响。②半开式三元流后弯型小叶轮使机组具有最佳控制能力, 同时运行范围大。③推力环有效地将气动推力传递到机壳上, 使主齿轮不承受该载荷, 延长其使用寿命。④叶轮与转轴间圆弧三角形的配合确保推力环、叶轮与小齿轮轴间紧固的自锁连接, 并使拆装简便, 这种连接方式增加了接触面积, 较之键连接或热套连接使用寿命更长。
(3) 轴承设计简化 结构简单的固定三瓦式套筒轴承中无任何运动部件, 不需作每年的例行检查, 且径向和推力轴承预先安装在各自的轴承座内, 更换时不需调整轴向和径向间隙, 维修简便。
(4) 非接触式密封保证压缩气100%无油 完全浮动非接触式石墨环密封工作原理见图1。该密封组件不同于其他非接触型密封, 它不需冷却液或润滑液, 采用单体非复杂组合结构, 同时对压缩气和轴承用润滑油进行密封。泄漏量不大于1%, 较比其它密封形式降低3%。另外密封气采用独立供气系统, 因此, 在任何工况下均能保证100%无油, 由于压缩机引起的空气二次污染可能性为0。
心式压缩机当其流量降低到某一数值时, 产生严重气流旋转脱离, 使排气压力低于系统压力的倒流现象。喘振控制是在达到喘振之前将旁通阀打开, 旁通阀打开的这个点就是TL , 通过放出部分空气到大气使压缩机得到它需要的空气量, 以避免喘振且仍能压缩一恒定空气量。
(2) 恒压控制 恒压控制图见图2。保持排气压力在用户设定压力点A 上恒定, 一旦加载压缩机沿着恒压线A C 运行, 直到用户将其卸载或停车。在压缩机的节流范围A B 段内恒压控制调节进气阀; 当节流需求减少到低于最小节流极限TL (即点B ) 时, 为维持压力恒定, 将调节旁通阀以部分或全部把压缩气放到大气, 同时进气阀在最小开度上以允许少部分空气进入空压机冷却机体防止喘振, 压缩机沿B C 线运行
。
1. 3 控制原理及运行特点
CEN TAC 空压机的微处理器CMC 利用运行
和喘振控制原理满足不同的压缩空气需求。其控制原理及运行特点如下
。
图2 恒压控制示意图
(3) 节能控制2自动双式 其示意图见图3, 自动
增刊 张 崴:CENTAC
压缩机在空分装置中的应用・71・
双式可在用户需求量高时加载低时卸载空压机。在进气阀节流范围内其方式与恒压控制相同, 沿A B 段运行。当系统需求量减少至B 点时, 旁通阀打开, 设备沿B C 段运行, 当打开到设定值且等待到设定的时间过完时(即卸载点C ) , 设备卸载至D 点, 此时由再加载百分比确定系统压力降到何种程度时再加载至E 点, 并沿EA 曲线运行达设计压力点A
。
量波动, 影响空分精馏塔出氧、氮产量。CEN TAC 压缩机有效解决了这些问题, 采用非接触式石墨环密封保证压缩气100%无油; 采用恒压控制方式, 流量调节范围大(达100%) , 压力稳定。
(2) 运行可靠性高 , 包括半
年期的电机、、年期的3a 再大修一次。同时应, 通过振动数据分析判断转轴和轴承运行状况, 确定设备运行状态和振动原因, 据此制定检修计划。
3 存在的问题及改进意见
(1) 空气进口过滤器 原有板框式两级过滤器,
使用周期短, 需2个月更换一次, 更换费用高, 每年更换滤芯费用需9. 4万元, 且需停机更换。改用承天倍达国产过滤器, 采用两台过滤器并联, 一开一备。改造后不仅保证了连续运行, 而且使用周期延长至4个月, 每年节约滤芯费用5. 7万元。
(2) 油冷却器冷却水的调节 由于油冷却器进口无测温点, 无法根据进水和出油温差调节冷却水量, 判断冷却器是否需清洗。现将冷却水进口加装
图3 节能控制示意图
测温点, 据此有效调节冷却水阀门开度, 用水量由每年12. 5m 3/h 降至10. 8m 3/h , 并及时清洗冷却器确保润滑正常。
(3) 空气进口调节阀 原进口空气调节阀是蝶阀, 不易控制调节进气量, 如果升压太快易压力波动, 将蝶阀改为导叶式控制阀, 控制效果良好。
控制特点1. 4
(1) 节能CMC 控制器比其他控制器节能4%～10%的关键是节流极限TL 更接近喘振线, 而且不
产生压力波动或不稳的现象。
(2) 运行连续稳定 可选的喘振指标和重新加载功能允许压缩机在没有人工干预下复位和重新加载, 可在系统突变后无须以手动方式重加载, 避免操作中断。
(3) 优化压缩气系统系统 需求大于压缩机流量的50%, 用量相对稳定, 且需较强的压力控制时采用恒压控制方式。系统需求量不确定且变化范围大采用自动双式, 以节约能源成本。
4 结语
该机自2000年投用至今工况稳定, 未发生因设备突发性故障或部件损坏造成的停机, 部件损坏率低, 运行6a 来轴承和石墨环密封只更换过一次, 证明CEN TAC 压缩机是空分装置理想的使用设备。
参考文献:
2 应用效果
(1) 压力稳定且压缩气100%无油 在空分实
[1] 李化治. 制氧技术[M ].北京:冶金工业出版社,1997.
[2] 朱极祯, 郭涛. 离心式压缩机[M ].西安:西安交通大学出版
社,1989.
[3] 化工厂机械手册编辑委员会. 化工厂机械手册[M ].北京:化学
际生产中易发生压缩气带油, 致使氧、氮气质量分数降低, 甚至使空分塔不能正常生产。夏季和冬季、白天与黑夜温差较大, 压缩机在运行时出现压力和流
工业出版社,1989.
(许编)
第36卷 增刊 石 油 化 工 设 备 Vol 136 Supplement 2007年8月 PETRO 2CH EMICAL EQU IPM EN T Aug.
2007文章编号:100027466(2007) 增刊20069203
CENTAC 压缩机在空分装置中的应用
张 崴
(天津化工厂环氧氯丙烷分厂, 天津 )
摘要:介绍了CEN TAC 压缩机的工作原理, 并对应用中存
在的问题提出了一些改进措施。
关键词:压缩机; ; 中图分类号::B
Application of CENTAC Compressor to Air R ectif ication
ZHANG Wei
(Tianjin Chemical Plant , EC H Branch , Tianjin 300480, China )
Abstract :Application of CEN TAC compressor to air rectification ,characteristic of st ruct ure and
performance were int roduced. Some measures to solve problems in application were mentioned.
K ey w ords :comp ressor ; air rectification unit ; application ; improvement
CEN TAC 透平空气压缩机是空分装置提供气源的重要设备[1]。此空分系统采用全低压流程、双级精馏原理制取质量分数不低于99. 7%的氧气和质量分数不低于99. 99%的氮气。压缩机流量、压力稳定以及压缩气100%无油是保证氧气氮气产量
和纯度的关键,CEN TAC 透平空气压缩机完全满足以上要求, 且故障率低、维修简便, 自2000年投入运行至今运行稳定。而且此空压机可广泛应用于石油化工、食品等要求压缩气100%无油、排气压力稳定的生产装置中。
上述条件, 确定工艺人员提出的范围中间值不变, 则物料计测量范围应选取300mm (图2) 。这样既保证了原指标值不变, 又避免了带液及检测失真事故, 也降低了仪表投资。
(3) 取点范围必须适合仪表检测范围 工艺上提出的取点范围必须适合F G L 23型γ射线料位计检测范围, 否则会引起测量失真。
3 结语
有关放射源、被测对象及探头安装的几何位置, 用户应向制造厂家提供所需数据, 由制造厂家设计并安装。关于仪表电器部分的安装、校验及标定, 可以参见料位计的产品说明书。在合成氨厂利用F G L 23型γ射线料位计进行高压容器液位测量后,
每年节约资金10万元, 经济效益十分显著, 建议在相关中小企业推广应用此项新技术。
图2 料位计测量范围
(张编)
收稿日期:2007203222
作者简介:张 崴(19742) , 女, 天津人, 工程师, 学士, 从事现场设备的管理工作。
・70・ 石 油 化 工 设 备 2007年 第36卷
1 CENTAC 透平空气压缩机简介
工作原理[2]1. 1
CEN TAC 系列为多级离心式压缩机, 每一级均
由小齿轮轴和装在其上的叶轮组成, 每个小齿轮在一个共用大齿轮的驱动下以最佳转速转动, 大齿轮
装在压缩机主轴上由电机驱动。压缩机进、出口设有自动调节阀, 以保证机组在设计压力下工作流量可在设计流量的0～100%内调节至第一级叶轮, , 达设计压力图1 完全浮动非接触式石墨环密封简图
(1) 喘振控制 喘振是在一定条件下工作的离
1. 2 [3]
(1) CEN TAC 独特的垂直剖
分式设计使之能采用整体式轴承和密封, 现场对这
些部件更换方便快捷, 检修时只需调整叶轮与扩压器间一个间隙, 且间隙的调整在机械外即可, 无需打开壳体, 只需十几分钟即可完成。
(2) 转子结构简单, 运行稳定性高 ①单级单叶轮转子长度仅为350mm , 热膨胀量小, 叶轮与扩压器间的工作间隙不受空气温度的影响。②半开式三元流后弯型小叶轮使机组具有最佳控制能力, 同时运行范围大。③推力环有效地将气动推力传递到机壳上, 使主齿轮不承受该载荷, 延长其使用寿命。④叶轮与转轴间圆弧三角形的配合确保推力环、叶轮与小齿轮轴间紧固的自锁连接, 并使拆装简便, 这种连接方式增加了接触面积, 较之键连接或热套连接使用寿命更长。
(3) 轴承设计简化 结构简单的固定三瓦式套筒轴承中无任何运动部件, 不需作每年的例行检查, 且径向和推力轴承预先安装在各自的轴承座内, 更换时不需调整轴向和径向间隙, 维修简便。
(4) 非接触式密封保证压缩气100%无油 完全浮动非接触式石墨环密封工作原理见图1。该密封组件不同于其他非接触型密封, 它不需冷却液或润滑液, 采用单体非复杂组合结构, 同时对压缩气和轴承用润滑油进行密封。泄漏量不大于1%, 较比其它密封形式降低3%。另外密封气采用独立供气系统, 因此, 在任何工况下均能保证100%无油, 由于压缩机引起的空气二次污染可能性为0。
心式压缩机当其流量降低到某一数值时, 产生严重气流旋转脱离, 使排气压力低于系统压力的倒流现象。喘振控制是在达到喘振之前将旁通阀打开, 旁通阀打开的这个点就是TL , 通过放出部分空气到大气使压缩机得到它需要的空气量, 以避免喘振且仍能压缩一恒定空气量。
(2) 恒压控制 恒压控制图见图2。保持排气压力在用户设定压力点A 上恒定, 一旦加载压缩机沿着恒压线A C 运行, 直到用户将其卸载或停车。在压缩机的节流范围A B 段内恒压控制调节进气阀; 当节流需求减少到低于最小节流极限TL (即点B ) 时, 为维持压力恒定, 将调节旁通阀以部分或全部把压缩气放到大气, 同时进气阀在最小开度上以允许少部分空气进入空压机冷却机体防止喘振, 压缩机沿B C 线运行
。
1. 3 控制原理及运行特点
CEN TAC 空压机的微处理器CMC 利用运行
和喘振控制原理满足不同的压缩空气需求。其控制原理及运行特点如下
。
图2 恒压控制示意图
(3) 节能控制2自动双式 其示意图见图3, 自动
增刊 张 崴:CENTAC
压缩机在空分装置中的应用・71・
双式可在用户需求量高时加载低时卸载空压机。在进气阀节流范围内其方式与恒压控制相同, 沿A B 段运行。当系统需求量减少至B 点时, 旁通阀打开, 设备沿B C 段运行, 当打开到设定值且等待到设定的时间过完时(即卸载点C ) , 设备卸载至D 点, 此时由再加载百分比确定系统压力降到何种程度时再加载至E 点, 并沿EA 曲线运行达设计压力点A
。
量波动, 影响空分精馏塔出氧、氮产量。CEN TAC 压缩机有效解决了这些问题, 采用非接触式石墨环密封保证压缩气100%无油; 采用恒压控制方式, 流量调节范围大(达100%) , 压力稳定。
(2) 运行可靠性高 , 包括半
年期的电机、、年期的3a 再大修一次。同时应, 通过振动数据分析判断转轴和轴承运行状况, 确定设备运行状态和振动原因, 据此制定检修计划。
3 存在的问题及改进意见
(1) 空气进口过滤器 原有板框式两级过滤器,
使用周期短, 需2个月更换一次, 更换费用高, 每年更换滤芯费用需9. 4万元, 且需停机更换。改用承天倍达国产过滤器, 采用两台过滤器并联, 一开一备。改造后不仅保证了连续运行, 而且使用周期延长至4个月, 每年节约滤芯费用5. 7万元。
(2) 油冷却器冷却水的调节 由于油冷却器进口无测温点, 无法根据进水和出油温差调节冷却水量, 判断冷却器是否需清洗。现将冷却水进口加装
图3 节能控制示意图
测温点, 据此有效调节冷却水阀门开度, 用水量由每年12. 5m 3/h 降至10. 8m 3/h , 并及时清洗冷却器确保润滑正常。
(3) 空气进口调节阀 原进口空气调节阀是蝶阀, 不易控制调节进气量, 如果升压太快易压力波动, 将蝶阀改为导叶式控制阀, 控制效果良好。
控制特点1. 4
(1) 节能CMC 控制器比其他控制器节能4%～10%的关键是节流极限TL 更接近喘振线, 而且不
产生压力波动或不稳的现象。
(2) 运行连续稳定 可选的喘振指标和重新加载功能允许压缩机在没有人工干预下复位和重新加载, 可在系统突变后无须以手动方式重加载, 避免操作中断。
(3) 优化压缩气系统系统 需求大于压缩机流量的50%, 用量相对稳定, 且需较强的压力控制时采用恒压控制方式。系统需求量不确定且变化范围大采用自动双式, 以节约能源成本。
4 结语
该机自2000年投用至今工况稳定, 未发生因设备突发性故障或部件损坏造成的停机, 部件损坏率低, 运行6a 来轴承和石墨环密封只更换过一次, 证明CEN TAC 压缩机是空分装置理想的使用设备。
参考文献:
2 应用效果
(1) 压力稳定且压缩气100%无油 在空分实
[1] 李化治. 制氧技术[M ].北京:冶金工业出版社,1997.
[2] 朱极祯, 郭涛. 离心式压缩机[M ].西安:西安交通大学出版
社,1989.
[3] 化工厂机械手册编辑委员会. 化工厂机械手册[M ].北京:化学
际生产中易发生压缩气带油, 致使氧、氮气质量分数降低, 甚至使空分塔不能正常生产。夏季和冬季、白天与黑夜温差较大, 压缩机在运行时出现压力和流
工业出版社,1989.
(许编)