2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造方案设计

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2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造方案设计

某厂有2台2DZ5.5-1.8/285-320循环机和2台2DZ5.5-1.9/285-320循环机，结合大修进行改造。建议先对2台2DZ5.5-1.8/285-320循环机用低阻力气阀、活塞环密封不漏、单双环正反向密封填料等技术，并进行扩缸改造。技术手段保证技术数据。循环机用低阻力气阀改造气阀后，气缸吸气压差、排气压差很小（可以忽略不计），最大活塞力降低，可以扩缸改造循环机，改造后最大活塞力不允许超过原机的。循环机应用活塞环密封不漏技术和单双环正反向填料密封技术后，泄漏极大地降低，泄漏系数取高值（0.99）。如某厂合成系统为φ600系统，2.5万吨/年合成氨生产能力，系统主管道为φ127×21，以补气在循环机之前进行设计，循环机改造后，开一台循环机应满足开4台改造后的H8-36/320压缩机生产。改造后的H8-36/320压缩机容积流量为41.5m3/min，吸气压力为0.14MPa(1.382大气压)，吸气温度40℃(313K)。合成补气占循环气量的90%，若合成塔进气温度为298K，循环机吸气压力为28.43 MPa，则合成新鲜气补气量为41.5×90%×4× =0.70121 m3/min=0.011687 m3/s，因合成塔大，按补气一般占循环气量的20%到25%，取为23%，所需循环机的容积流量为0.011687÷23%=0.05081 m3/s=3.0488 m3/min，取改造后循环机的容积流量为3.1 m3/min，则合成系统设备或管道内的最大流速为(3.1/60)÷(0.785×0.0852)=9.12m/s，未超出工艺设计要求的10m/s，若有流通截面积小于或等于φ127×21管道的设备和管道，都必须改大。改造后的循环机使用条件：进、出口压差≤3.0 MPa，合系统工艺管道、设备内的最大流速小于10 m/s。
若开4台改造过的H8-36/320压缩机生产能力为：以3300Nm3半水煤气生产1吨合成氨，年生产310天计，单机年产合成氨能力(41.5×60×1.382× ×24)/3300×310=6767吨/年，4台压缩机年产合成氨能力为4×6767=27068吨/年。

1、2DZ5.5-1.8/285-320循环机主要技术参数

吸气压力27.9 MPa，排气压力31.43 MPa，吸、排气压差3.43 MPa。
7 E/ T# B- o. {! A0 J: G吸气温度40℃，排气温度65℃。
1 _- r. q! x  s9 z; v+ @容积流量1.8 m3/min(吸入状态)。
3 ^' o" n; d% V& m0 N: S' @活塞杆直径d=55mm，气缸直径D=100㎜。
活塞行程S=240㎜，主机转速n=345rpm。
轴功率175kW，电机型号JS127-8，980rpm，180Kw。

* U/ E. w8 _! ?: n* b# b# e2、对置式循环机最大活塞力计算公式
4 W; Z, X6 @- F# ?0 R* F
) t: p( \# {  [" v规定循环机某一端气体力使活塞杆受拉为正，则有活塞在止点时的最大气体力为：
  ^# S( E5 Y( b5 S
3、原机的最大活塞力计算
, j9 N) k* o% E' l5 p
# W0 T/ ^7 q- M0 r查图得气缸吸气压力损失的较小值 =1.1%，气缸排气压力损失的较小值 =2.1%，气缸实际吸气压力 =27.593 MPa，
气缸实际排气压力 =32.09 MPa，原机最大活塞力         =0.059924(MN)=59.924kN。
# M: E% O: A1 P7 |5 @
' f' _$ y8 n: u7 O  H4、2DZ5.5-1.8/285-320循环机扩缸改造直径的确定

用低阻力气阀，取气缸实际吸气压力 =28.43 MPa，气缸实际排气压力 =31.43 MPa，气缸实际吸、排气压差3.0 MPa。扩缸改造的最大活塞力不超过原机的最大活塞力,则有：
! \9 _( ]! [% [8 n3 D =0.059924(MN)求得改造的气缸直径D=119.3㎜，试圆整取D=120㎜作为扩缸改造的气缸直径。

8 |1 i5 r5 u2 U/ F, S8 |5、气缸直径D=120㎜扩缸改造的循环机容积流量计算
2 v6 X3 u2 [! s: ~$ ?! q
气缸每分钟工作容积 =3.35065 m3/min
用低阻力气阀，取压力系数 =1，容积系数 ，取α=0.18，k=1.404，ε= ，则 。
填料和活塞环密封不漏，取泄漏系数 。
循环机排气温度不高，根据压缩机设计资料取温度系数 。
循环机的排气系数 ，                             
) T0 v" ]$ j$ A; v( e7 t容积流量  m3/min。验算φ600合成系统主管φ127×21管道的气体流速为9.52m/s，其它设备的流通截面积不得小于φ127×21管道的的流通截面积。
) z. r' f- o9 c& t% ?$ j
2 B  [% e+ p2 F+ [5 ?' `& o+ F6 f& A6、气缸直径D=120㎜扩缸改造的循环机功率验算
4 N% h* M$ ?* p9 _5 G
循环机的指示功率按下式计算

, T  ~$ a9 E- g气缸无冷却，取m=k=1.404，压缩性系数均接近于1，气缸每秒钟工作容积 (m3/s)。
6 J8 O& [2 K) ]# k) E指示功率 Kw，取机械效率为0.92，则轴功率为N= KW＜175KW，原180KW电机可满足改造后的使用要求。

$ }3 j/ s8 v% x+ k8 A# R# v7、2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造效益分析
/ e+ r. v% F+ X) @3 Q, {; ?9 X1 j4 p
通过以上计算和分析，可以把2DZ5.5-1.8/285-320循环机的气缸直径由原来的100㎜扩大为120㎜，开1台循环机就可满足2.5万吨/年合成氨的生产能力。未改造的要开2台满足2.5万吨/年合成氨的生产能力，以年生产310天，负荷率为90%，电价按0.30元/kW.h计算，改造后少开1台循环机年节电费:
# b# y( }- M; @5 b9 T. Y180×90%×24×310×0.30=20088.00元人同币。
, e0 p9 k& f" I! G! |3 L改造后活塞环、填料函、气阀能长周期运行一年以上，维修工作量降低，维修费用减少。
8、气缸体及连接螺栓机械强度验算
2 E; K( {& @" I经计算，气缸压盖螺栓、填料压盖螺栓强度满足使用要求，气缸体强度足够，计算过程略。
9、2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造零件一览表
/ \# v  t& C2 [  Z1 `零 件 名 称        材  料        图 号 规 格        数量        备  注
0 R; h; }$ V0 L/ `5 d) l% m4 t' B% h0 j气缸套        QT600-2        φ135×φ120×715        2       
活塞体        45        φ118×φ50×260        2       
) J* Q7 ?8 H! b6 p/ t活塞导向套        填充聚四氟乙烯        φ120×φ105×90        2       
活塞环(外环)        FH-1A        φ120×φ108×5        8       
/ C+ D% l' [2 m- T% i活塞环(内环)        合金铸铁        φ108×φ96×10        4       
缸套圈        Q235        φ119.5×φ100×116        2       
  w6 z  Y! x1 p6 W, N+ o缸套圈        Q235        φ119.5×φ100×91        2       
锁紧螺母        35        φ86×M48×3×37        2       
紧活塞专用扳手        φ83×11高压管        φ83×11×110        2       
7 t7 U7 y/ K$ w7 `& C& n阀片        尼龙1010        φ90×φ70×6        8       
+ K3 f) m6 ?7 I$ X$ R5 X9 l6 {阀片        尼龙1010        φ60×φ40×6        8       
/ Q( c$ S, x6 N' j吸气升程限制器        45        φ95×φ16.5×29        4       
排气升程限制器        45        φ95×M16×1×29        4       
弹簧        17-7PH                64       
% r2 s$ l4 H; _1 b+ \* {双环阻流环        FH-1B        φ86×φ55×6        24       
. f* B$ X/ A, A) k' Q1 w9 k双环密封环        填充聚四氟乙烯        φ86×φ55×8        12       
单环密封环        填充聚四氟乙烯        φ86×φ55×8        12       
. y, f+ I2 d* s$ r2 K% y+ h


- @# u6 \: C5 R' }5 b* P: a
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