خطاهای رایج و تجزیه و تحلیل کمپرسورهای هیدروژن

خطاهای رایج و تجزیه و تحلیل ازکمپرسورهای هیدروژن

خلاصه:

کمپرسورهای هیدروژننقش مهمی در فرآیندهایی مانند پالایش نفت و انتقال گاز سنتز متانول در صنایع شیمیایی زغال سنگ ایفا می کند. اگر یک کمپرسور هیدروژن خراب شود، می تواند منجر به تعطیلی کارخانه یا حتی نشت گاز، آتش سوزی و انفجار شود که باعث خسارات اقتصادی قابل توجهی می شود. این مقاله بر روی کمپرسورهای پیستونی مورد استفاده برای انتقال گاز هیدروژن، ارائه تجزیه و تحلیل دقیق از مسائل عملیاتی رایج و ارائه توصیه‌های تعمیر و نگهداری مربوطه تمرکز دارد. هدف این بینش ها کمک به مدیران ایمنی و اپراتورهای تجهیزات در شرکت های شیمیایی است.

در فرآیندهای شیمیایی در مقیاس بزرگ، بسیاری از واکنش‌های گاز-گاز، گاز-مایع یا گاز-جامد به شرایط فشار بالا نیاز دارند که باعث می‌شود کمپرسورها به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند. در این میان کمپرسورهای پیستونی یکی از رایج ترین انواع آن می باشد. کمپرسورهای پیستونی راندمان تراکم بالا و سازگاری قوی را ارائه می دهند و می توانند برای کاربردهای فشار کم، متوسط، بالا و فوق بالا (بیش از 350 مگاپاسکال) طراحی شوند. در سرعت های چرخشی ثابت، حجم تخلیه کمپرسورهای پیستونی با وجود نوسانات فشار تخلیه، نسبتاً ثابت می ماند. با این حال، کمپرسورهای پیستونی ساختار پیچیده و اجزای متعددی دارند که در صورت عدم کارکرد یا نگهداری مناسب، مستعد خطا هستند.

در صنایع شیمیایی، برای اطمینان از پیشرفت طبیعی واکنش‌های شیمیایی با استفاده از هیدروژن به عنوان ماده خام، هیدروژن معمولاً به فشارهای بالا فشرده می‌شود که نیاز به استفاده از کمپرسورهای پیستونی که عمدتاً برای انتقال هیدروژن طراحی شده‌اند را ضروری می‌سازد. به عنوان مثال، در صنعت سنتز آمونیاک، فشار ورودی مخلوط هیدروژن-نیتروژن 0.03 مگاپاسکال است و پس از 6-7 مرحله فشرده سازی، فشار تخلیه نهایی به 31.4 مگاپاسکال می رسد. در فرآیند تولید گاز سنتز متانول در صنایع شیمیایی زغال سنگ، فشار ورودی مخلوط هیدروژن و دی اکسید کربن 2.5 مگاپاسکال است و پس از چند مرحله فشرده سازی، فشار تخلیه نهایی به 5-10 مگاپاسکال می رسد (روش کم فشار). ) یا 35 مگاپاسکال (روش فشار بالا).

1. اصل کار و طبقه بندیکمپرسورهای هیدروژن

1.1 اصل کار

ساختار یک کمپرسور هیدروژن نسبتاً پیچیده است و نمودار شماتیک آن در شکل 1 نشان داده شده است. اجزای کلیدی شامل سیلندر چدنی، آستر سیلندر چدنی، سر سیلندر چدنی، میل لنگ چدنی، شاتون، کراس هد (شامل سرسره متقاطع) است. ، بسته بندی، پیستون (شامل رینگ های پیستون)، رینگ های اسکراپر روغن، شاتون پیستون فولادی ضد زنگ و شیر گاز فولادی ضد زنگ. علاوه بر این، برخی از وسایل کمکی مانند فیلترهای گاز، بافرها و خطوط لوله روغن روانکاری نیز وجود دارد.

مانند سایر کمپرسورهای رفت و برگشتی، کمپرسور هیدروژن شامل سه فرآیند اصلی است: ورودی، فشرده سازی و اگزوز. میل لنگ که توسط یک موتور الکتریکی هدایت می شود، سر متقاطع، شاتون پیستون و پیستون را در داخل سیلندر به جلو و عقب حرکت می دهد. گاز توسط پیستون فشرده شده و در نهایت از طریق شیر گاز خارج می شود.

شکل 1: نمودار شماتیک ساختار کمپرسور هیدروژن

1.2 طبقه بندی

کمپرسورهای هیدروژنبر اساس محدوده حجم تخلیه و فشار تخلیه طبقه بندی می شوند. دسته بندی های خاص در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1: طبقه بندیکمپرسورهای هیدروژن

بر اساس موقعیت نسبی صفحه پایه و خط مرکزی سیلندر،کمپرسورهای هیدروژنهمچنین می توان به کمپرسورهای افقی (صفحه پایه موازی با خط مرکزی سیلندر است که عمدتاً شامل نوع مخالف، نوع یک طرفه و نوع تعادل متقارن است)، کمپرسورهای عمودی (صفحه پایه عمود بر خط مرکزی سیلندر) و زاویه ای تقسیم می شود. کمپرسورها (صفحه پایه زاویه خاصی را با جهت خط مرکزی سیلندر تشکیل می دهد).

کمپرسورهای عمودی و کمپرسورهای افقی با سیلندر در یک طرف میل لنگ برای شرایط حجم گاز کم مناسب هستند. در بین کمپرسورهای افقی، نوع بالانس متقارن کاربرد زیادی دارد و یکی از بهترین انتخاب ها برای کمپرسورهای رفت و برگشتی متوسط ​​و بزرگ می باشد. این نوع کمپرسور دارای سیلندرهای متعددی است که به طور مساوی در دو طرف میل لنگ توزیع شده اند و زاویه 180 درجه را با جهت خط مرکزی سیلندر تشکیل می دهند. کمپرسورهای مخالف برای شرایط فشرده سازی گاز با فشار بالا مناسب هستند، در حالی که کمپرسورهای زاویه ای برای کمپرسورهای کوچک تا متوسط ​​مناسب هستند. کمپرسورهای زاویه ای را می توان بر اساس زاویه به انواع مختلفی تقسیم کرد، مانند نوع W (زاویه 60 درجه)، نوع L (زاویه 90 درجه) و نوع فن (زاویه 40 درجه) از جمله.

2. مدل کمپرسور هیدروژن و معانی حروف

برای تسهیل شناسایی سریع ویژگی های ساختاری کمپرسور، سرعت جریان حجمی، فشار کاری و سایر اطلاعات،کمپرسورهای هیدروژنمانند سایر تجهیزات متداول دینامیک شیمیایی، دارای شماره مدل های مشخصی است که هر حرف معانی متفاوتی را نشان می دهد. نمودار شماتیک مدل کمپرسور هیدروژن در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2: نمودار شماتیک مدل کمپرسور هیدروژن

در شکل 2، "تفاوت" در انتهای شماره مدل در درجه اول برای تمایز بین انواع کمپرسورها استفاده می شود که معمولاً با ترکیبی از حروف و اعداد نشان داده می شود. "فشار" به فشار گیج فشار تخلیه اسمی پس از فشرده شدن گاز توسط کمپرسور اشاره دارد که در فشار اتمسفر استاندارد اندازه گیری می شود. "دبی حجمی اسمی" به دبی گاز تخلیه شده توسط کمپرسور اشاره دارد که بر اساس شرایط در موقعیت مکش استاندارد (فشار، دما، ترکیب گاز) محاسبه می شود. «ساختار» و «ویژگی‌های» کمپرسور هیدروژن ساختار و ویژگی‌های خاص کمپرسور را نشان می‌دهد که معانی هر حرف در جداول 2 و 3 شرح داده شده است.

جدول 2: حروف و معانی ساختار کمپرسور هیدروژن

جدول 3: حروف و معانی ویژگی های کمپرسور هیدروژن

3.شکست های رایجکمپرسورهای هیدروژن

کمپرسورهای هیدروژندقت تولید و نیازهای تعمیر و نگهداری بالایی دارند. هنگامی که کمپرسور هیدروژن تحت محرک موتور کار می کند، میل لنگ به سرعت می چرخد ​​و به جلو و عقب حرکت می کند. یک سر میل لنگ و شاتون به جزء متقاطع متصل است، که همچنین در داخل راهنما تحت عمل میل لنگ و شاتون حرکت می کند و در نهایت پیستون را به سمت رفت و برگشت و فشرده سازی هیدروژن (یا گاز مخلوط حاوی هیدروژن) هدایت می کند. با این حال، در طول رفت و برگشت طولانی مدت میل لنگ، شاتون و اجزای متقاطع، این قطعات مستعد سایش هستند. سایش شدید می تواند بر کیفیت عملیاتی تأثیر بگذارد و برای اطمینان از عملکرد ایمن و پایدار کمپرسور هیدروژن، نیاز به تشخیص و خاموش شدن به موقع برای تعمیر و نگهداری دارد.

3.1 خرابی سیستم روغن روغن کاری و تجزیه و تحلیل علت

رایج ترین مشکل سیستم روغن روانکاری کمپرسور هیدروژن فشار کم روغن است. در حین کارکرد عادی، روغن روانکار توسط پمپ روغن تحت فشار قرار می گیرد و به فیلتر مرحله اول تحویل می شود، سپس از خنک کننده روغن روانکاری خارجی و فیلتر مرحله دوم عبور می کند و به سه مسیر تقسیم می شود. مسیر اول به گیج فشار روغن کمپرسور (شامل گیج های راه دور و محلی) می رود. مسیر دوم به بخش کوچکی از یاتاقان های بزرگ می رسد تا روانکاری را فراهم کند. و مسیر سوم برای جلوگیری از نشتی محدود کننده فشار روغن به سمت پمپ جبران کننده می رود.

در تعمیر و نگهداری عادی سیستم روغن روانکاری، اولین گام این است که به صورت چشمی هر سیستم خط روغن، به ویژه نقاط آب بندی استاتیک در لوله ها را بررسی کنید. در صورت مشاهده هرگونه نشتی یا لکه روغن، خط روغن نشت کننده باید سفت شود. در طول کارکرد معمولی کمپرسور هیدروژن، سیستم روغن روانکاری همیشه در حالت فشار منفی است و تشخیص کاهش فشار روغن را دشوار می کند. برای تعیین دقیق این موضوع، بازرسی های دقیق از نقاط آب بندی استاتیکی روی خطوط نفت مورد نیاز است و هر لوله ای که احتمال نشتی دارد باید برای از بین بردن خطرات احتمالی جایگزین شود. علاوه بر این، کیفیت روغن روانکاری باید به شدت بررسی شود، زیرا محتوای آب و سطوح یون فلزی می‌تواند تجزیه روغن را تسریع کند. اگر محتوای گاز غیرقابل تراکم روغن از حد استاندارد بیشتر شود، ممکن است نوسانات فشار روغن رخ دهد. با بازرسی خط عرضه روغن روانکار و شکاف بین حفره فیلتر مرحله دوم و خنک کننده روغن، می توان سطح تراکم گاز را در خط روغن ارزیابی کرد - شکاف های بزرگتر نشان دهنده تراکم بیشتر است. دو دلیل متداول برای تراکم عبارتند از: (1) روغن روان کننده حلالیت خاصی برای هوای خارجی دارد که جلوگیری از انحلال کمی در هوا را دشوار می کند. (2) دستگاه محدود کننده فشار روغن مرحله دوم روغن مخلوط شده با مقدار کمی هوا را برمی گرداند و کف تشکیل می دهد که انباشته شده و شکاف را افزایش می دهد. برای حل این مشکل، خروجی لوله روغن برگشتی باید تا حد امکان نزدیک به انتهای ورودی فیلتر روغن روان کننده قرار گیرد تا از غلظت کف در خط لوله جلوگیری شود.

3.2 تجزیه و تحلیل شیر گاز، خرابی صفحه شیر و تعمیر و نگهداری

معمولا،کمپرسورهای هیدروژنباید به یک واحد آماده به کار تبدیل شود و هر 3 تا 6 ماه یکبار تحت تعمیر و نگهداری یا بازرسی قرار گیرد. توجه ویژه باید به دریچه های گاز داده شود، زیرا صفحات سوپاپ مستعد تجمع کربن، تجمع لجن روغن یا گرد و غبار هستند و فنرهای دریچه گاز ممکن است بشکنند. درپوش فشار شیر گاز دارای چندین پیچ بالایی است. در طول تعمیر و نگهداری، این پیچ ها باید باز شوند و در یک ظرف تمیز یا پارچه عاری از گرد و غبار قرار گیرند. سپس پیچ ها و مهره های بالای درپوش فشار سوپاپ گاز را باید شل کرده و دو پیچ و مهره مورب را تا زمانی که گازی از سیلندر خارج نشود رها کنید و سپس همه آنها را بردارید. در نهایت، درپوش فشار و درپوش پرس صفحه سوپاپ را بردارید، به آرامی صفحه سوپاپ را بیرون بکشید و هرگونه لکه روغن یا لجن احتمالی را برای بررسی مواد تمیز کنید. تمام شیرهای گاز باید قبل از نصب با نیتروژن آزمایش شوند تا از عدم نشتی اطمینان حاصل شود. جزئیات در مورد تجزیه و تحلیل شکست صفحه شیر و روش های جابجایی در جدول 4 نشان داده شده است.

جدول 4: تجزیه و تحلیل خرابی صفحه شیر و روش های رسیدگی

3.3 بلوک سیلندر

صافی و روانکاری دیواره سیلندر بسیار مهم است. از آنجایی که پیستون به سرعت در داخل سیلندر رفت و آمد می کند، اگر هیدروژن حاوی گرد و غبار یا ذرات باشد، دیواره سیلندر می تواند خراشیده یا شیاردار شود و به طور بالقوه منجر به خرابی سیلندر شود. اگر خراش ها یا شیارها جزئی هستند، می توان آنها را با استفاده از سنگ تراش نیم گرد صاف کرد. برای خراش ها یا شیارهای شدیدتر، جایی که طول شیار از 1/4 محیط سیلندر و عرض شیار بیشتر از 3 میلی متر و عمق بیشتر از 0.4 میلی متر است، سوراخ کردن سیلندر لازم است. حفاری یک درمان متداول برای سایش شدید است که قطر سیلندر را کمی افزایش می‌دهد، اما از 2% قطر طراحی اولیه تجاوز نمی‌کند، با کاهش ضخامت دیواره از 1/12 ضخامت اولیه. پس از حفاری، پیستون ها و رینگ های پیستون را انتخاب کنید که با قطر سیلندر جدید مطابقت دارند تا از فاصله مناسب اطمینان حاصل کنید.

3.4 کراس هد و شاتون

کراس هد معمولاً از کربن یا فولاد آلیاژی با کیفیت بالا ساخته می شود که استحکام و استحکام بالایی را ارائه می دهد. انتهای پایینی میله پیستون را به یاتاقان انتهایی کوچک شاتون متصل می کند و نیرو را از پیستون به شاتون و میل لنگ منتقل می کند. میله اتصال حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل می کند. کراس هد، پین متقاطع، صفحه کشویی و ریل راهنما در مجموع به عنوان مجموعه ضربدری شناخته می شوند و به دلیل فشار زیاد مستعد ترک خوردن هستند.

تعویض کراس هد:

اگر نشیمنگاه میانی از بدنه جدا شده باشد، می توان کراس هد را با برداشتن آن از فلنج اتصال تعویض کرد. اگر نشیمنگاه میانی با بدنه یکپارچه باشد، می توان از طریق سوراخ های اندازه گیری در بدنه، تعویض سر متقاطع را انجام داد.

در حین تعویض پنجره، سر متقاطع را به مرکز پنجره (یعنی مرکز مسیر سرکشی متقاطع) حرکت دهید، آن را 90 درجه در امتداد محور بچرخانید تا مسیرهای اسلاید بالا و پایین با دو طرف پنجره تراز شود و سپس به طور موازی آن را برای تعمیر و تعویض از پنجره خارج کنید.

هنگام تعمیر، از آسیب رساندن به سطح کار مسیر لغزنده خودداری کنید، با درگاه راهنما هماهنگ شوید و اطمینان حاصل کنید که فاصله با الزامات مشخص شده مطابقت دارد.

تعویض بلبرینگ انتهایی بزرگ شاتون:

(1) از دستگاه چرخش برای قرار دادن ژورنال میل لنگ در بالا و محکم کردن آن برای جلوگیری از لغزش و تصادف استفاده کنید.

(2) ابتدا پیچ‌های شاتون را از قسمت پایینی جدا کنید، از پیچ‌های حلقه بالابر برای آویزان کردن درپوش شاتون استفاده کنید، سپس پیچ‌های شاتون بالا را بردارید و درپوش و بلبرینگ را همراه با پیچ‌های حلقه بالابر بلند کنید.

(3) به آرامی میل لنگ را با دستگاه چرخش بچرخانید تا میله اتصال را از ژورنال میل لنگ جدا کنید و میله اتصال را برای جایگزینی بردارید.

(4) بلبرینگ های انتهای بزرگ میله اتصال را به صورت جفت تعویض کنید.

(5) آزمایش های غیر مخرب را روی پیچ های میله اتصال انجام دهید.

(6) در حال حاضر، بلبرینگ های انتهای بزرگ میله اتصال معمولاً یاتاقان های دیواره نازک استاندارد هستند و نیازی به خراش ندارند. ترخیص یاتاقان های بزرگ باید کاملاً الزامات طراحی را برآورده کند.

تعویض بلبرینگ انتهایی کوچک شاتون:

(1) ابتدا مهره گیره پین ​​موقعیت را بردارید و پین موقعیت یابی را خارج کنید. از یک میله گرد برای فشار دادن پین سر متقاطع از یک طرف بیرون استفاده کنید تا سر متقاطع از شاتون جدا شود. سپس شاتون را از درپوش موتور جدا کرده و با تعویض بلبرینگ انتهایی کوچک، از مسیر لغزشی محافظت کنید.

(2) در حین تعویض، یاتاقان قدیمی را از انتهای کوچک میله اتصال فشار دهید و یاتاقان جدید را فشار دهید.

3.5 میل لنگ

مخروطی و بیضی ژورنال اصلی و ژورنال میل لنگ باید باشد<0.10 mm; the main shaft levelness should be <0.05 mm/M (higher in the motor direction). Each inspection should include non-destructive testing of the crankshaft journals.

تعویض بلبرینگ اصلی:

(1) پوشش جانبی بدنه دستگاه و درپوش های انتهایی را بردارید و اتصالات میل لنگ و موتور را جدا کنید. سپس، لوله روغن روانکار و پوشش اصلی یاتاقان را شل کنید تا پوسته زیرین یاتاقان اصلی جدا شود.

(2) یک جک را زیر میل لنگ در موقعیت های مناسب قرار دهید (با حفظ تعادل آن)، میل لنگ را تقریباً 0.1–{3}}.2 میلی متر بالا بیاورید، و از میله گرد یا سایر ابزارهای مناسب برای جدا کردن استفاده کنید. پوسته پایین یاتاقان اصلی از صندلی یاتاقان. به طور مشابه، پوسته پایینی جدید را در صندلی بلبرینگ قرار دهید.

(3) پوسته و روکش بالایی یاتاقان اصلی جدید را روی صندلی یاتاقان نصب کنید و در صورت لزوم پیچ های بلبرینگ را محکم کنید.

(4) یاتاقان های اصلی ساخته شده به صورت جفت باید به صورت جفت جایگزین شوند.

(5) فاصله بین یاتاقان انتهایی بزرگ و ژورنال میل لنگ را با استفاده از شیم ها برای یاتاقان های دیواره ضخیم تنظیم کنید. برای یاتاقان های جدار نازک، اگر فاصله خیلی کوچک است، خراش دهید. اگر بیش از حد بزرگ است جایگزین کنید.

(6) فاصله شعاعی را با استفاده از روش‌های فشار سرب و فاصله محوری را با استفاده از سنج‌های حسگر یا کم کردن قطر سوراخ یاتاقان و شفت اندازه‌گیری کنید.

(7) فاصله شعاعی باید 0.8‰–1.2‰ قطر مجله باشد.

(8) برای الزامات خاص طراحی، فاصله یاتاقان اصلی باید به شدت از مقادیر طراحی کمپرسور پیروی کند.

4. نتیجه گیری

در فرآیندهای تولید شیمیایی با استفاده از هیدروژن به عنوان ماده اولیه، کمپرسور هیدروژن یک قطعه اصلی از تجهیزات برای واکنش های شیمیایی است. بنابراین، یک برنامه تعمیر و نگهداری به خوبی برنامه ریزی شده باید ایجاد شود، شامل بررسی منظم واحدهای آماده به کار و کارهای تعمیر و نگهداری پس از الزامات سازنده پس از تغییر به یک کمپرسور پشتیبان. علاوه بر این، سیستم روغن روانکاری باید به طور منظم بررسی شود و فیلترهای اولیه و ثانویه تمیز شوند. در طول بازرسی، از گوشی پزشکی برای بررسی صداهای غیرعادی در بخش های مختلف کمپرسور استفاده کنید تا مشخص شود که آیا بلوک سیلندر چدنی، میل لنگ، میله های اتصال و غیره به طور عادی کار می کنند یا خیر. این مقاله اصول کار، طبقه بندی ها و خرابی های رایج را تجزیه و تحلیل و خلاصه می کندکمپرسورهای هیدروژنارائه راهنمایی های عملیاتی برای صنایع شیمیایی، بهبود سطح عملیات، مدیریت و نگهداری ازکمپرسورهای هیدروژن، تضمین عملکرد پایدار، کاهش تلفات زمان خرابی و به حداکثر رساندن منافع اقتصادی برای شرکت ها.

سلب مسئولیت:
1. برخی از اطلاعات گرافیکی و متنی از اینترنت و حساب‌های رسمی وی چت با هدف اشتراک‌گذاری اطلاعات بیشتر تهیه شده است.
2. اطلاعات ارائه شده فقط برای اهداف یادگیری و مرجع است و به معنای تایید نظرات بیان شده نیست. هیچ تضمینی در مورد صحت، قابل اعتماد بودن یا کامل بودن اطلاعات داده نمی شود.
3. اگر نگرانی‌هایی در رابطه با محتوا، حق نسخه‌برداری یا مسائل دیگر وجود دارد، لطفاً ظرف 30 روز برای حذف با ما تماس بگیرید.