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蚌埠皖华压缩机有限公司
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技术方案

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W-10/350空气压缩机技术方案


概述

  为了满足海洋石油、地质勘探的需要,我公司开发了高压活塞大排量、船用高压空气压缩机组。安装在海洋勘探船上,可以提供额定排气量10m3/min、排气压力350bar的气源,是勘探系统高压气源的设备。

  海洋勘探的工作特点是多个工种相互配合在某一周期内完成一个项目,其中某一环节出现问题都会影响整个工程。压缩机组作为勘探中的一个重要设备,其性能的可靠性犹为重要。我公司设计的压缩机组的高压活塞压缩机是在引进奥地利LMF公司生产的VHGD系列高压压缩机技术的基础上,吸收国内外同行业的技术,自主开发的产品。整个机组耗能少、噪声低、振动小、可靠性高、操作简便。

  压缩机组自动化成度高,机组运行由可编程序控制器PLC来控制,并设有多种保护。

  压缩机组防海洋腐蚀性能高,抗振能力强

  1、压缩机的结构及整体布局

  机组为五级压缩,一级为双作用,二、四级为级差式单作用,三、五级也为级差式单作用,各级气缸成“W”布置。主机与电机之间采用弹性联轴器传动。各级冷却器为水冷式,立于压缩机的一侧。压缩机的油路、气路、水路、排污管路均布置在主机的周围,并安装在一公共底架上。整个机组为撬装式。压缩机组安装在集装箱式金属罩壳内,箱顶开有通风口和集装箱式起吊装置;箱内设有照明灯,干粉式灭火式二套,箱体三面开有多扇集装式门,门上设有锁;仪表操作柜安放在箱体内。底座为防漏设计,所有机组漏下来的水油可通过一个油收集起来,通过一个排放阀排放。外形尺寸为(长×宽×高):6000×2600×2600(mm )。设备布置后部为电机,前部为压缩机,本机可以降压使用。

  2、主要性能数据

项目

参数

压缩机型号

W-10/350型

结构型式

W型五级压缩往复活塞式

压缩机列数

6列

压缩介质

空气

公称容积流量

10m3/min

吸气压力

大气压

排气压力

35MPa(G)

压缩机转速

989r/min

输气温度

≤60℃

噪声声压级

≤85 dB(A)

润滑方式

旋转机构:压力润滑; 气缸、填料:注油润滑

压缩机润滑油牌号

压缩机油L-DAB100、L-DAB150或合成油4502 N100

冷却方式

闭式水冷

水冷却方式

开式水冷

水冷却水耗量

30T/h

传动方式

弹性联轴器直联

配备动力

200kW

运转方式

连续运转

安装方式

集装箱式角件安装或活动垫板焊接安装

使用环境温度

-15℃~+40℃

使用环境湿度

≤100%

整机重量

~8500kg

外形尺寸(长×宽×高)

6000×2600×2600 mm

  3、基本组成

  3.1高压系统的基本组成

  高压供气系统主要由空气压缩机、1~5级冷却系统、1~5级油气分离器、水循环管路、油循环管路、排污管路、送气管路等组成。

  3.2 高压压缩机简介

  高压压缩机是引进奥地利LMF公司技术

  生产制造的,五级压缩往复活塞式。该机具有自动化程度高、运转平稳、操作简便、可靠性高等特点。各级排污均具有手动和自动两套系统。一至五级冷却器确保了正常运行和输气。螺旋式油水分离器可将压缩后的气体中水份分离出来。

  压缩机集中的气路系统:压缩机每一级进、排气管路上装有压力传感器和安全阀。

  压缩机的控制及操作系统安装在室内,压缩机应安装在具有防雨、防晒的棚下。 

  3.3压缩机主机结构

  高压压缩机由曲轴箱、曲轴、连杆、十字头、活塞杆、活塞、填料、气缸座、气缸体、气缸盖、气阀等组成。

  3.3.1曲轴箱材料为灰铸铁,下部可贮存润滑油并装有粗滤油器部件,有一侧盖上装有测油杆和加油口。

  3.3.2曲轴为45号锻钢制造,双拐,配有平衡重。

  3.3.3连杆为45号锻钢制造,大头孔内镶有薄壁瓦,小头镶有铜套。

  3.3.4 Ⅰ级气缸由灰铸铁制成,双作用形式,上下部对称布置着二个进气阀和二个排气阀。

  3.3.5 Ⅱ级气缸和Ⅳ级气缸由灰铸铁制成,Ⅱ-Ⅳ级为级差式,上部为Ⅳ级上行程为压缩,下部为Ⅱ级,下行程为压缩,中间为平衡腔。

  3.3.6 Ⅲ级气缸为球铁制成,Ⅴ级气缸由45号钢制成,Ⅲ-Ⅴ级为级差式,上部为Ⅴ级上行程为压缩,下部为Ⅲ级,下行程为压缩,中间为平衡腔。

  十字头总成是由十字头滑导和十字头组成,它是由灰铸铁制成的。

  十字头通过配油器从曲轴箱获得油。十字头销与连杆的小头构成十字头的活节,并通过连杆中油路获得压力润滑。活塞杆上的填料盒使十字头总成和压缩室隔开。活塞杆上的密封可自行调节,它由若干个密封环组成,这些密封环从外面由弹簧箍住,并压向活塞杆。

  气体压缩机还配有填料盒密封油路。

  为了使密封效果良好,工作寿命长,填料盒的油由气缸润滑系统通过油室供给。密封环下面有刮油环。

  双作用气缸的活塞用螺母紧固在合金钢制成的活塞杆上。

  为了使所有气缸中的活塞重量相等,活塞是采用不同材料制成的。(铝、灰铸铁或钢)活塞上配有数量够多的用灰铸铁制成的活塞环,并且和珩磨过的气缸壁磨合。良好的运转特性和密封性能是由生产厂的磨合方法获得的。

  气缸是由灰铸铁或钢制成的。为了散发由压缩机而产生的热,气缸有大容积冷却水室。

  气缸由独立润滑系统提供润滑油。

  大尺寸的阀和宽敞的气体通道可确保压缩机运转。

  气阀安装在气缸室或气缸头里。进气阀和排气阀随着气缸里活塞运动所产生的压力差开合或关闭。

  3.4气路系统

  压缩机的气路是从进气空气过滤器开始的。与空气过滤器相连的是一级进气管,从一级排气出来的气体进入一级冷却器,然后进入与一级冷却器相连的气水分离器,将大部分水分离后,进入二级进气管,从二级排气出来的气体进入二级冷却器,然后进入与二级冷却器相连的气水分离器,将大部分水分离后,进入三级进气管,从三级排气出来的气体进入三级冷却器,然后进入与三级冷却器相连的气水分离器,将大部分水分离后,进入四级进气管,从四级排气出来的气体进入四级冷却器,然后进入与四级冷却器相连的气水分离器,将大部分水分离后,进入五级进气管,从五级排气出来的气体进入五级冷却器,然后进入与五级冷却器相连的气水分离器,将大部分水分离后进入单向阀,送气球阀,200L的高压储气瓶组,此端为整个压缩机组的终端。

  每一级排气管路上装有压力变送器和温度变送器,每一级排气管路上均装有安全阀。

  3.5冷却系统

  气缸及冷却器为水冷式,冷却系统主要由一至五级冷却器。冷却循环水送往压缩机的下部汇总管。由下汇总管向各级气缸和各级冷却器输送,供机组的冷却,冷却后的水汇集到上总管。

  一~三级冷却器为列管式

  水冷冷却器,四、五级冷却器为盘管式冷却器。

  压缩机自身冷却为淡水闭式循环,此循环冷却压缩机体、压缩机级间冷却器。

  3.6自动排污和手动排污

  该系统的排污为手动和自动排污并联双系统组成,开机使用时一般为自动排污,手动排污系统为备用系统。排污电磁阀为德国Paker公司原装电磁阀,使用安全可靠。排污的时间和时间间隔均可根据压缩机的含污状态进行调节。

  3.7油分器

  油水分离器为螺旋式分离器,主要由筒体、封头、旋风器、接管嘴等组成。其作用是利用离心力的原理将气体中的油水分离出来。

  3.8 润滑系统

  3.8.1曲柄机构的润滑

  曲柄机构润滑所需的油来自曲轴箱。曲轴箱里的润滑油经粗滤、齿轮油泵、精滤后进入配油器。齿轮油泵是通过一个直齿圆柱齿轮系统由电机带动的。油泵供油给配油器,油压的调节可通过配油器上油压调节阀进行调节,多余的油会回到曲轴箱。

  主油路上的精滤油器是用来分离润滑油中的微小杂质的,它可使换油期限得以延长。精滤油器的过滤精度约为10μm。脏油从螺纹接头与环状垫圈之间流入,通过滤芯后已被完全净化,并通过连接管和螺纹接头流回配油器。新的精滤油器的阻力是0.02~0.05 MPa。由于杂质堵塞会使压力增大,但不得大于0.12 MPa,若阻力过大时,应尽快更换滤油器。止回阀可防止油泵停机后滤油器内倒油。                                                             

  从配油器出来的油一路通过一个轴承环,输进曲轴的油道,并流入连杆轴承。一路通过管路进入6个导向缸,润滑十字头。

  在配油器的出口处接入一个压力变送器,由它可以在显示屏上读出润滑油的压力。控制系统可随时监测着润滑油压力的变化,当润滑系统的油压≤0.15MPa时,控制系统可使机组自动停机,以此保护机组不受损坏。

  3.8.2气缸的润滑

  3.8.2.1气缸润滑系统供油给各级气缸和活塞杆填料。

  气缸润滑油泵安装在曲轴箱外,通过一个独立的电机带动。压缩机组停机时或开启前,可以通过手动旋转润滑油泵的手柄向润滑油道供油。

  润滑油泵从油箱中吸取润滑油,并压入润滑油路,建议定期检查油位。润滑油路紧靠润滑油泵的出口和润滑点的上游都装着止回阀,防止由于油泵停止工作而有油溢出。在润滑点上游的特种止回阀上,可拧开一个螺栓使油泵工作期间,润滑油路得以排气。

  对于斜置气缸润滑油进油口设置在气缸的下方;

  高压气缸的润滑油路有一个限压阀,保证其不受过高压力的影响。

  3.8.2.2预润滑

  压缩机启动前,应手动摇动数下润滑油泵手动曲柄。

  3.8.3润滑油

  润滑曲柄机构以及气缸组(外加润滑油泵)只可根据下表或类似表格选用高质量的润滑油。

  压缩机的润滑油采用重庆一坪高级润滑油公司生产的、牌号为4502—N68的双酯型合成压缩机油。

  3.9压缩机参数汇总表

  压缩机现场各级排气压力、油压、水压进行测量和显示。

  压缩机的各级压力和温度的显示是由变送器输出4~20mA标准信号。

  压缩机工作参数汇总表

序号

被测项目

监测仪器

单位

额定参数

备注

1

一级排气压力

压力变送器

MPa

定值

 

2

二级排气压力

压力变送器

MPa

定值

 

3

三级排气压力

压力变送器

MPa

定值

 

4

四级排气压力

压力变送器

MPa

定值

 

5

五级排气压力

压力变送器

MPa

21

 

6

一级排气温度

温度变送器

190

 

7

二级排气温度

温度变送器

190

 

8

三级排气温度

温度变送器

190

 

9

四级排气温度

温度变送器

190

 

10

五级排气温度

温度变送器

190

 

11

一级排温高予警停机

温度变送器

195

 

12

二级排温高予警停机

温度变送器

195

 

13

三级排温高予警停机

温度变送器

195

 

14

四级排温高予警停机

温度变送器

195

 

15

五级排温高予警停机

温度变送器

195

 

16

供气温度

温度变送器

80

 

17

15级气缸供油

视油窗

 

窗口

观察

18

压缩机油压

压力变送器

MPa

0.20.5

 

19

压缩机油压低予警停机

压力变送器

MPa

0.15

 

20

压缩机油温

温度变送器

80

 

21

压缩机水压

压力变送器

MPa

0.1

 

22

压缩机水压低停机

压力变送器

MPa

0.1

 

23

电机过载、缺相、短路

 

 

予警停机

 

  3.10电器控制系统及功能:

  3.10.1系统组成:电器控制系统是W-10/350型空气压缩机的组成部分,对压缩机进行稳定、高效的自动控制与监测.主要设备有:

  3.10.1.1主电机:电机、200kW  989r/min  AC380V/50Hz.

  3.10.1.2PLC基本单元:CPU226(西门子).

  3.10.1.3触摸面板::GP-3500L(10.4英寸、单色、日本数电)

  3.10.1.4启动控制柜

  3.10.1.5操作柜

  3.10.1.6现场一次仪表

  3.10.2控制系统及功能简介:

  控制系统针对压缩机的安全控制要求设计,主电机采用软启动方式,压力和温度监控点一次元件为变送器,控制系统以西门子PLC为主,配以10.4英寸触摸屏显示器监控的整套控制系统,主要控制功能如下;

  压缩机的起动、停机;

  运行状态及运行中的运行参数显示——便于运行中的监控;

  故障显示——直接显示故障原因;

  历史故障查看;

  累计工作计时显示;

  参数修改;

  自动排污功能:一~五级定时自动排污,排污的时间间隔和排污时间用户可以根据自己的要求调整。

  电机及电器系统的保护:具有短路、过载等保护。

  4、系统可靠运转的质量保证

  4.1设计技术标准依据

  4.1.1设计标准

  设计参照

  Q/BYJ135--2000   《动力用固定式中、高压往复活塞空气压缩机》

  GB150-1998       《钢制压力容器》

  《压力容器安全技术监察规程》

  GB151-1999        《钢制管壳式换热器》

  JB4730-94          《压力容器无损检测》

  4.1.2验收标准依据

  Q/BYJ 115-2003    《中、高压容积式压缩机产品验收技术规范》

  4.2主要配置件的品质

  4.2.1压缩机主机技术为引进国际知名企业奥地利LFM的许可证生产技术。机组设计合理、结构紧凑、运转平稳、可靠性高,是高压机理想的机型。

  4.2.2主机内部使用的一、二、三、四、五级气阀均采用进口件,以提高易损件的可靠性。

  4.2.3各级填料为进口件。

  4.2.4气路高压管接头件、排污电磁阀为国际流体件知名企业德国Parker公司的原装产品。

  4.2.5一次数据采集元件全部采用压力变送器和温度变送器。它可以精确的读出瞬时的参数变化,及时对机组进行监控和保护。

  5、产品检验、验收

  5.1压缩机按制造厂标准及技术协议进行检验和验收

  5.2机组在制造厂满载试车时,用户派人到厂验收

  5.3压力试验

  a. 气缸、气缸座、气缸盖的气腔进行1.5倍最大工作压力,持续30分钟。

  b. 承压部件以1.5倍最大工作压力水压试验,持续30分钟。

  c. 压力容器的试验压力按GB150-1998标准执行。

  供货范围 

  压缩机主机

  电机

  一级冷却器

  二级冷却器

  三级冷却器

  四级冷却器

  五级冷却器

  海谈水交换器

  一级安全阀

  二级安全阀

  三级安全阀

  四级安全阀

  五级安全阀

  一级油水分离器

  二级油水分离器

  三级油水分离器

  四级油水分离器

  五级油水分离器

  润滑系统

  气路系统

  水路系统

  除污系统

  温度、压力变送器及信号开关

  现场指示仪表

  现场接线端子箱

  操作柜

  底架

  集装箱

  随机备件

  专用工具

  7、易损件寿命

  活塞环、刮油环                   ≮6000小时

  填料                           ≮8000小时

  气阀                             ≮8000小时

  连杆                           ≮30000小时

  十字头                           ≮30000小时

  活塞                           ≮50000小时

  曲轴                           ≮50000小时

  活塞杆                           ≮50000小时

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