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
6 x4 P. ~1 J1 ]( r3 z  F# G
9 ^" _4 ]; Q) y3 R. M: p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。
) j- o: F0 o# E6 O, W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。

4 N( N8 \( S5 d1、2DZ5.5-1.8/285-320循环机主要技术参数

$ [' Z7 G) T! \, c) i吸气压力27.9 MPa，排气压力31.43 MPa，吸、排气压差3.43 MPa。
吸气温度40℃，排气温度65℃。
容积流量1.8 m3/min(吸入状态)。
活塞杆直径d=55mm，气缸直径D=100㎜。
, G! f5 Q( _0 G1 p- E活塞行程S=240㎜，主机转速n=345rpm。
& Q" M6 I6 V" c8 p/ O& }! I& r轴功率175kW，电机型号JS127-8，980rpm，180Kw。
! P' I, p! z3 \. \3 t9 b
7 K4 f0 B$ b( r. v7 j. B2、对置式循环机最大活塞力计算公式

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：

3、原机的最大活塞力计算

, ^" g% O/ h. D6 b  y. l7 D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。
& J! o5 f7 K* t! p( a
6 U, {4 L2 p2 F: _( k4、2DZ5.5-1.8/285-320循环机扩缸改造直径的确定

, y' z  |) u- Q/ }9 m" j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：
; c  ?6 S4 O1 z( M: M0 Q/ e =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。

1 Z& \  |; G& M! ~8 l5、气缸直径D=120㎜扩缸改造的循环机容积流量计算

气缸每分钟工作容积 =3.35065 m3/min
: G6 Y% P4 z( e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 。
& z: {7 X- s$ g6 R( z7 V, U! ?循环机排气温度不高，根据压缩机设计资料取温度系数 。
- n8 r: B9 E! W% D9 ~3 t: l循环机的排气系数 ，                             
0 U# a: q) K, z0 y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。
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  B7 m3 j4 a! X# V' J& @# X: J6、气缸直径D=120㎜扩缸改造的循环机功率验算
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6 S. A9 d$ ~2 _$ M3 z" G, j- X' C循环机的指示功率按下式计算
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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)。
8 I$ ]7 J4 n" }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。

7、2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造效益分析

/ `* k" u9 I8 e8 F9 q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:
& ^) O+ R! A. X( b. ~% w) n5 s180×90%×24×310×0.30=20088.00元人同币。
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。
9 [% a& E, o: k6 I8、气缸体及连接螺栓机械强度验算
7 W1 T) _; O0 e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
零 件 名 称        材  料        图 号 规 格        数量        备  注
& b$ C+ h; Z+ I" K, L+ _气缸套        QT600-2        φ135×φ120×715        2       
活塞体        45        φ118×φ50×260        2       
$ \2 V# b6 T0 ~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       
活塞环(内环)        合金铸铁        φ108×φ96×10        4       
缸套圈        Q235        φ119.5×φ100×116        2       
) j9 A& z  Z$ ?+ I6 O" s缸套圈        Q235        φ119.5×φ100×91        2       
锁紧螺母        35        φ86×M48×3×37        2       
" ?4 P5 ~% W' v& w! k7 n2 |1 {5 t紧活塞专用扳手        φ83×11高压管        φ83×11×110        2       
+ i/ _1 p* T' h6 U" d阀片        尼龙1010        φ90×φ70×6        8       
" {/ g' e; y9 d/ T7 b& i阀片        尼龙1010        φ60×φ40×6        8       
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       
3 u  E! ^2 M; u% _0 `! p6 b双环阻流环        FH-1B        φ86×φ55×6        24       
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       
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